Open source software for smart grid : Fledge as a data acquisition tool

Abstract

The share of renewable energy production has been rising rapidly, and the electrical distribution industry needs to keep up with the development to be able to adjust to the new challenges on electrical grids. Distribution grids have quickly transformed from unidirectional to bidirectional with consumers producing power and renewables altering the dynamics of the grid. Especially on low voltage grids there is much more data available than before from different sources to use for operation, maintenance and development of the grid. This data however might be inside multiple systems by different vendors, and collecting it for near real time visualization and decision making might be tricky.

Existing literature and guides on similar topics tend to be quite complex. I aimed to include more accessible content to help a broader audience understand this material as the learning curve can be quite steep for beginners. Nevertheless there will be many important areas that this thesis cannot cover.

This thesis presents an example of using Fledge for data acquisition. The prototype built in this process collects data with REST API requests, stores them to database and sends them using Kafka. The setup of the system and code for plugins needed for connecting Fledge to other systems is explained. Using open source projects reduces the amount of custom code needed for the prototype.

Uusiutuvan energian osuus on kasvanut nopeasti ja sähkönjakelualan on pysyttävä kehityksen mukana sopeutuakseen uusiin haasteisiin sähköverkoissa. Jakeluverkot ovat muuttuneet nopeasti yksisuuntaisista kaksisuuntaisiksi kuluttajien tuottaessa sähköä ja uusiutuvien energialähteiden muokatessa verkon dynamiikkaa. Erityisesti pienjänniteverkoissa on entistä enemmän käytettävissä olevaa tietoa eri lähteistä verkon käyttöä, kunnossapitoa ja kehittämistä varten. Tämä data voi kuitenkin olla useiden eri toimittajien järjestelmissä ja sen kerääminen lähes reaaliaikaista visualisointia ja päätöksentekoa varten voi olla hankalaa.

Kirjallisuus ja oppaat vastaavista aiheesta ovat usein vaikeaselkoisia. Pyrin sisällyttämään työhön helpommin saavutettavaa sisältöä jotta materiaali olisi selkeää laajemmalle yleisölle, sillä oppimiskäyrä voi olla melko jyrkkä aloittelijoille. Kaikesta huolimatta on paljon tärkeitä alueita joita tämä diplomityö ei pysty kattamaan.

Tämä diplomityö esittää esimerkin Fledgen käytöstä tiedonkeruussa. Prosessissa tehty prototyyppi kerää datan REST API kutsulla, tallentaa sen tietokantaan ja lähettää eteenpäin Kafkaa käyttäen. Järjestelmän asennus ja määritys sekä koodi Fledgen yhdistämiseen muihin järjestelmiin on esitetty työssä. Avoimen lähdekoodin projektien käyttäminen vähentää prototyypissä tarvitun räätälöidyn koodin määrää.