System zur automatischen Netzführung und Flexibilitätsmanagement auf NE 7

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/502679

Description succincte (Allemand)

VIVAVIS Schweiz AG, die führende Lieferantin für Leitsysteme, Smart Meter, Schutztechnik, Automatisierungs- und Fernwirktechnik und Stationsautomatisierung führt zusammen mit den Projektpartnern eine Entwicklung durch, welche das Ziel verfolgt, die lokalen Verteilnetze durch netzdienliche Energienutzung zu entlasten. Wir nennen es "Smart Grid Operation Platform" (SGOP). Die SGOP beinhaltet einen ganzheitlichen Ansatz. Dabei bewegt man sich immer in einem geschlossenen Regelkreis mit "Messen-Visualisieren-Analysieren- Entscheiden-Handeln". Der Kreis wird dabei für Real-Time (1-5 min), Prognose (1-5 Tage) und Planung (1-5 Jahre) Prozesse verwendet. Die Flexibilitäten werden mittels Prognose und Fahrplan eingesetzt. Bei Abweichungen zur Prognose wird ein kurativer Ad-hoc Einsatz angewendet. Die Optimierung geschieht auf Niveau NE7. Die Lösung ist universell einsetzbar und stellt eine hohe Multiplikationsfähigkeit sicher.

Description succincte (Anglais)

VIVAVIS Schweiz AG, the leading supplier of control systems, smart meters, protection technology, automation and telecontrol technology and station automation, is carrying out a development together with the project partners, which aims to relieve the local distribution grids through grid-serving energy use. We call it "Smart Grid Operation Platform" (SGOP). The SGOP involves a holistic approach. In doing so, one always moves in a closed control loop with "Measure-Visualize-Analyze-Decide-Act". The loop is used for real-time (1-5 min), forecast (1-5 days) and planning (1-5 years) processes. Flexibilities are used by means of forecast and schedule. In case of deviations from the forecast, a curative ad-hoc deployment is applied. The optimization is done on level NE7. The solution is universally applicable and ensures a high multiplication capability.

Description succincte (Français)

VIVAVIS Suisse SA, le fournisseur leader de systèmes de contrôle-commande, de compteurs intelligents, de techniques de protection, de techniques d'automatisation et de téléconduite ainsi que d'automatisation de stations, réalise en collaboration avec les partenaires du projet un développement qui a pour but de décharger les réseaux de distribution locaux grâce à une utilisation de l'énergie adaptée au réseau. Nous l'appelons "Smart Grid Operation Platform" (SGOP). La SGOP implique une approche globale. On évolue toujours dans une boucle de régulation fermée avec "mesurer-visualiser-analyser-décider-agir". La boucle est utilisée pour les processus en temps réel (1-5 min), les prévisions (1-5 jours) et la planification (1-5 ans). Les flexibilités sont utilisées au moyen de prévisions et d'horaires. En cas d'écart par rapport aux prévisions, une intervention curative ad hoc est appliquée. L'optimisation se fait au niveau NE7. La solution est universelle et assure une grande capacité de multiplication.

Publications / Résultats (Allemand)

Die VIVAVIS Schweiz AG setzt mit ihrer Smart Grid Operation Platform (SGOP) auf eine innovative Lösung, um die Beseitigung der Engpässe in den Niederspannungsnetzen durch Digitalisierung der Netzinfrastruktur zu gewährleisten. Im Rahmen dieses Projekts werden sechs spezifische Themen be­leuchtet, die verschiedene Schwerpunkte setzen: Tarife und Entgelte (Entwicklung dynamischer Preis­modelle), Elektrotechnik (gezielter Flexibilitätseinsatz bei Netzengpässen), KI-Prognose (präzise Last­prognosen), SGr Schnittstelle (Interoperabilität zwischen Systemen), Kundeninterface (benutzerfreund­liche App für Endkunden) und Validierung (Test der Praxistauglichkeit).  Die Praxistauglichkeit wird in insgesamt neun Trafokreisen getestet, die auf drei unterschiedliche Ver­teilnetze verteilt sind - eines mit städtischem (SH Power), eines mit ländlichem (EW Herrliberg) und eines mit touristischem (EW Ursern) Charakter. In den Jahren 2024 und 2025 lag der Fokus auf der Entwicklung und Konstruktion, um die Grundlage für die Weiterentwicklung der Plattform zu schaffen. Im Jahr 2025 wurden ausserdem die Vorbereitungen für die umfassende Validierung der verschiedenen Teilprojekte fortgesetzt, und im nächsten Jahr werden die ersten Feldtests durchgeführt, um die Lösun­gen unter realen Bedingungen zu testen und sie weiter zu optimieren.  Im Rahmen des Teilprojektes „TP1: Tarife und Entgelte" wurden von der VIVAVIS Schweiz AG in Zu­sammenarbeit mit den EVU-Partnern verschiedene dynamische Tarifmodelle und Entgeltmodelle zur weiteren Bewertung ausgewählt. Die dynamischen Tarifmodelle sind der Real-Time Netztarif, Day Ahead Netztarif und Critical Peak Pricing, während die Entgeltmodelle die Klassische Steuerung von Verbrauchern, Dimmen von PV-Anlagen und Batteriecontracting sind. Während der Validierungsphase erhalten Teilnehmer, die sich für einen dynamischen Tarif entscheiden, keine direkte Abrechnung auf Basis des neuen Tarifs. Stattdessen erfolgt die Stromkostenabrechnung weiterhin wie bisher über den herkömmlichen Tarif. Am Ende des Jahres wird jedoch eine Differenzabrechnung durchgeführt, bei der die Differenzkosten zwischen dem herkömmlichen Tarif und dem dynamischen Tarif aus der SGOP berechnet und den Teilnehmern gutgesc!hrieben werden.  In Kontext des Teilprojekts „Elektrotechnik" wurde die Entscheidungslogik entworfen. Die Entschei­dungslogik analysiert den aktuellen Netzzustand, identifizierte Grenzwertverletzungen und berücksich­tigt die physikalischen Rahmenbedingungen sowie die im Netz verfügbaren Flexibilitäten. Ziel der Steu­erlogik ist es, die Flexibilitäten optimal zu steuern, um das Netz innerhalb der zulässigen Grenzen zu halten. Im Rahmen der Spezifikation der Steuerungslogik wurden die einzelnen Komponenten des ge­schlossenen Regelkreises (digitaler Zwilling, reales Netz und Entscheidungslogik) definiert. Für jede  einzelne Funktionalität wurden die erford,erlichen Eingaben und Messungen ermittelt, insbesondere die Prognosemodelle, die Lastflussberechnung, die Lastanpassung und die Logik zur Aktivierung und De­aktivierung von Massnahmen. Die Implementierung der Logik soll im ersten Quartal 2026 erfolgen und anschliessend in den untersuchten Trafostationen von EWH, EWUR und SH Power getestet werden.  Im Rahmen des Teilprojekts „KI-Prognose" hat die VIVAVIS Schweiz AG für die Erstellung von Trans­formatorleistungsvorhersagen mit einem Vorhersagehorizont von 1 bis 5 Tagen das XGBoost-Modell als Basismodell und das Temporal Shift Model (TSM) als Fallback-Modell ausgewählt. Aktuell werden die Prognosen auf Haushaltsebene erstem, während Messungen an Sammelpunkten wie Verteilerkabi­nen und Abgängen künftig zur Schätzung der Leistungsprofile bei Endkunden ohne Messungen genutzt werden. Basierend auf den Prognosen an den einzelnen Hausanschlüssen und dem Spannungsprofil am Transformator lässt sich der Netzstatus für die nächsten fünf Tage mithilfe der Lastflussberechnung vorhersagen.  In Kontext des Teilprojektes "SGr Schnittstelle" wurde in Zusammenarbeit mit dem Verein Smart Grid Ready ein Konzept, das die Interoperabilität zwischen dem Solar Manager und der SGOP gewährleisten kann. Die User Stories wurden unter Berücksichtigung einer umfassenden Liste von Anforderungen an den Smart Grid Connection Point (SGCP) sowie den Anforderungen an die Implementierung der SGCP­Schnittstelle durch den VNB erstellt. Aktuell konzentriert sich die Implementierung auf die Funktionali­täten zum Lesen statischer und dynamischer Informationen sowie auf Ad-hoc-Befehle. Die Integration mit der Kundenschnittstelle wird im nächsten Schritt erfolgen. Das Teilprojekt „Kundeninterface" erreicht einen wichtigen Meilenstein mit dem ersten Release der App, der zu Beginn der Validierungsphase abgeschlossen wurde. Seit dem 1. August 2025 steht die App den teilnehmenden Flexibilitätsbesitzern zum Download zur Verfügung und wird aktuell ausgiebig getestet. Die App bietet den Nutzern eine Reihe von Funktionen, die eine intuitive und effiziente Nutzung ermög­lichen: (a) Anzeige des historischen Verbrauchs (Lastgang), (b) Anzeigen von gewähltem Tarif- oder Entgeltmodell, (c) Auflisten der Flexibilitäten, (d) Darstellung des Flexibilitätseinsatzes, (e) Mitteilungen des Netzbetreibers an Kunden, und (f) Meldung von Problemen rund um die App. Mit diesen Funktionen bildet das Kundeninterface eine zentrale Plattform, um die Interaktion zwischen den Flexibilitätsbesit­zern und der SGOP zu optimieren.

Documents annexés

• Zwischenbericht 2025_deutsch [PDF] 49'261 kB

Publications / Résultats (Anglais)

VIVAVIS Schweiz AG is implementing an innovative solution with its Smart Grid Operation Platform (SGOP) to eliminate bottlenecks in low-voltage networks through the digitalization of the network infra­structure. This project focuses on six specific topics, each with a different emphasis: tariffs and charges (development of dynamic pricing models}, electrical engineering (targeted flexibility deployment during network congestion), Al forecasting (precise load forecasts), the SGr interface (interoperability between systems), the customer interface (user-friendly app for end customers), and validation (testing practical applicability).  Practical applicability is being tested in a total of nine transformer circuits distributed across three diffe­rent distribution networks - one urban (SH Power), one rural (EW Herrliberg), and one tourist (EW Ur­sern). In 2024 and 2025, the focus was on development and construction to lay the foundation for the platform's further development. In 2025, preparations continued for the comprehensive validation of the various sub-projects, and the first field tests will be conducted next year to test the solutions under real­world conditions and further optimize them.  Within the context of sub-project "TP1: Tariffs and Charges," VIV AVIS Schweiz AG, in collaboration with its utility partners, selected various dynamic tariff and charge models for further evaluation. The dynamic tariff models are the real-time grid tariff, the day-ahead grid tariff, and critical peak pricing, while the charge models are the classic control of consumers, dimming of PV systems, and battery contracting. During the validation phase, participants who opt for a dynamic tariff will not receive direct billing based on the new tariff. lnstead, electricity billing will continue as before, using the conventional tariff. At the end of the year, however, a differential settlement is carried out, in which the difference in costs between the conventional tariff and the dynamic tariff from the SGOP (Swiss Grid Expansion Partnership) is calculated and credited to the participants.  Within the context of the "Electrical Engineering" sub-project, the decision logic was designed. This decision logic analyzes the current grid state, identifies limit violations, and considers the physical cons­traints as weil as the flexibilities available in the grid. The goal of the control logic is to optimally manage these flexibilities to keep the grid within permissible limits. As part of the control logic specification, the individual components of the closed-loop control system (digital twin, real grid, and decision logic) were defined. For each individual functionality, the necessary inputs and measurements were determined, in particular the forecasting models, the load flow calculation, the load adjustment, and the logic for acti­vating and deactivating measures. The logic is scheduled for implementation in the first quarter of 2026 and will subsequently be tested in the investigated transformer substations of EWH, EWUR, and SH Power.  Within the context of the "Al Forecasting" sub-project, VIV AVIS Schweiz AG has selected the XGBoost model as the base model and the Temporal Shift Model (TSM) as a fallback model for generating trans­former power forecasts with a forecast horizon of 1 to 5 days. Currently, forecasts are generated at the household level, while measurements at collection points such as distribution cabinets and feeder connections will be used in the future to estimate power profiles for end customers without measure­ments. Based on the forecasts at the individual house connections and the voltage profile at the trans­former, the grid status for the next five days can be predicted using load flow calculations.  Within the context of the "SGr Interface" sub-project, a concept was developed in collaboration with the Smart Grid Ready association to ensure interoperability between the Solar Manager and the SGOP. The user stories were created taking into account a comprehensive list of requirements for the Smart Grid Connection Point (SGCP) as weil as the requirements for the implementation of the SGCP interface by the distribution network operator (DNO). Currently, the implementation focuses on functionalities for reading static and dynamic information and ad-hoc commands. Integration with the customer interface will be carried out in the next step. The "Customer Interface" sub-project has reached a significant milestone with the first release of the app, which was completed at the start of the validation phase. Since August 1, 2025, the app has been available for download to participating flexibility owners and is currently undergoing extensive testing.The app offers users a range of functions that enable intuitive and efficient use: (a) display of historical consumption (load profile), (b) display of the selected tariff or payment model, (c) listing of flexibilities, (d) display of flexibility usage, (e) notifications from the network operator to customers, and (f) reporting of app-related issues. With these functions, the customer interface forms a central platform for optimizing interaction between flexibility owners and the SGOP (Swiss Group of Operators for Flexibility).

Publications / Résultats (Français)

La societe VIVAVIS Schweiz AG mise sur sa Smart Grid Operation Platform (SGOP) comme solution innovante pour eliminer les congestions dans les reseaux basse tension gräce a la numerisation de l'infrastructure reseau. Dans le cadre de ce projet, six themes specifiques sont analyses, chacun mettant l'accent sur un domaine particulier: tarifs et redevances (developpement de modeles de prix dyna­miques), electrotechnique (utilisation ciblee des flexibilites en cas de congestion), prevision par IA (previsions de charge precises), interface SGr (interoperabilite entre systemes), interface client (appli­cation conviviale pour les utilisateurs finaux) et validation (test pratique de la solution).  L'applicabilite pratique est testee dans neuf boucles de transformateurs reparties sur trois reseaux de distribution presentant des caracteristiques differentes : un reseau urbain (SH Power), un reseau rural (EW Herrliberg) et un reseau a vocation touristique (EW Ursern). En 2024 et 2025, les efforts se sont concentres sur le developpement et la construction, afin de poser les bases pour l'evolution future de la plateforme. En 2025, les preparatifs pour la validation complete des differents sous-projets ont ete pour­suivis. L'annee prochaine, les premiers tests sur le terrain seront realises afin d'evaluer les solutions dans des conditions reelles et de les optimiser.  Dans le cadre du sous-projet TP1: Tarifs et redevances, VIV AVIS Suisse SA a selectionne, en collabo­ration avec les entreprises partenaires, plusieurs modeles de tarifs et de redevances dynamiques en vue d'une evaluation approfondie. Les modeles tarifaires dynamiques comprennent le tarif reseau en temps reel, le tarif reseau Day Ahead et le Critical Peak Pricing, tandis que les modeles de redevances incluent le pilotage classique des consommateurs, la reduction de la production photovolta"fque ainsi que le contracting de batteries. Pendant la phase de validation, les participants qui optent pour un tarif dynamique ne re9oivent pas de facturation directe basee sur celui-ci; la facturation continue d'etre effec­tuee selon le tarif traditionnel. Toutefois, a la fin de l'annee, un decompte de difference est realise: l'ecart entre le tarif traditionnel et le tarif dynamique est calcule via la SGOP et credite aux participants.  Dans le cadre du sous-projet Electrotectmique, la logique decisionnelle a ete con9ue. Celle-ci analyse l'etat actuel du reseau, identifie les depassements de seuils et tient campte des contraintes physiques ainsi que des flexibilites disponibles dans le reseau. L'objectif de cette logique de contröle est de piloter de maniere optimale les flexibilites afin de maintenir le reseau dans les limites autorisees. Lors de la specification de cette logique, les composants du boucle de regulation Uumeau numerique, reseau reel et logique decisionnelle) ont ete definis. Pour chaque fonctionnalite, les donnees d'entree et les mesures requises ont ete determinees, notamment les modeles de prevision, le calcul de flux de charge, l'ajuste­ment de la charge et la logique d'activafüon/desactivation des mesures. L'implementation de cette lo­gique est prevue pour le premier trimestre 2026, suivie de tests dans les postes de transformation d'EWH, d'EWUR et de SH Power.  Dans le sous-projet Prevision par IA, VIVAVIS Schweiz AG a choisi le modele XGBoost comme modele de base et le Temporal Shift Model (TSM) comme solution de repli pour la prevision de la puissance des transformateurs a un horizon de 1 a 5 jours. Actuellement, les previsions sont etablies au niveau des menages, tandis que les mesures prises a des points de collecte tels que des armoires de distribu­tion ou des departs seront utilisees a l'avenir pour estimer les profils de puissance des clients finaux non mesures. Sur la base des previsions pour les raccordements individuels et du profil de tension au transformateur, l'etat du reseau pour les cinq prochains jours peut etre estime via le calcul de flux de charge.  Dans le cadre du sous-projet Interface SGr, un concept garantissant l'interoperabilite entre Solar Ma­nager et la SGOP a ete developpe en collaboration avec l'association Smart Grid Ready. Les User Stories ont ete elaborees en tenant campte d'une liste complete d'exigences pour le Smart Grid Connec­tion Point (SGCP) ainsi que des exigences liees a l'implementation de l'interface SGCP par le GRD. L'implementation se concentre actuellement sur la lecture d'informations statiques et dynamiques ainsi que sur l'execution de commandes ad hoc. L'integration avec l'interface client constituera la prochaine etape. Le sous-projet Interface client atteint une etape cle avec la premiere version de l'application, finalisee au debut de la phase de validation. Depuis le 1 er aoüt 2025, l'application est disponible en telecharge­ment pour les detenteurs de flexibilites participants et est testee de maniere intensive. Elle offre plusi­eurs fonctionnalites facilitant une utilisation intuitive et efficace : (a) affichage de la consommation his­torique (courbe de charge), (b) affichage du modele tarifaire choisi, (c) liste des flexibilites, (d) visuali­sation de l'utilisation des flexibilites, (e) messages du gestionnaire de reseau aux clients et (f) signale­ment de problemes lies a l'application. L'interface client constitue ainsi une plateforme centrale pour optimiser l'interaction entre les detenteurs de flexibilites et la SGOP.