01 Über Swissgrid
Swissgrid ist die nationale Netzgesellschaft der Schweiz und verantwortlich für den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Schweizer Höchstspannungsnetzes. Das Unternehmen betreibt rund 6’700 Kilometer Leitungen und sorgt dafür, dass Strom jederzeit und landesweit transportiert werden kann.
Swissgrid koordiniert den Stromfluss, hält das Netz stabil und integriert die Schweiz mit 41 Grenzleitungen in das europäische Verbundnetz. Rund 900 Mitarbeitende arbeiten bei Swissgrid an verschiedenen Standorten daran, die Versorgungssicherheit auch in Zukunft zu gewährleisten.
02 Ausgangslage
Die Mitarbeiter der Leitstelle von Swissgrid arbeiten rund um die Uhr 24/7 im Schichtbetrieb, um der Schweizer Bevölkerung warme Wohnungen, Internet, Spitalbetten, Wasser zu ermöglichen.
Für die über 900 Mitarbeitenden ist die Tätigkeit der Leitstelle oft nicht sichtbar und der aktuelle Zustand des Netzbetriebes nur schwer zu erfahren. Bis anhin mussten dazu über verschiedene Systeme und Applikationen separat konsultiert werden und Zusammenhänge waren nicht einfach oder gar nicht zu erkennen. Diese Informationen waren zudem nicht spezifisch für die «nicht-operativen» Mitarbeitenden aufgearbeitet und visualisiert. Genau hier setzt Swissgrid 24/7 an.
03 Ziele
Das primäre Ziel der neuen Lösung «Swissgrid 24/7» war es, die Arbeit der Leitstelle allen Mitarbeitenden transparent zu machen und das Verständnis für die Vorgänge im Netz für alle zu fördern. Auch die Identifikation mit Swissgrid und das Aufzeigen der Kritikalität der kritischsten Infrastruktur der Schweiz war ein wichtiges Ziel. Kurz:
Swissgrid 24/7 bringt die Leitstelle zu den Mitarbeitenden.
Dies in einer herausragenden User Experience und anhand sogenannter Presets, die unterschiedliche Blickwinkel auf Daten erlauben und beim Erkennen von Zusammenhängen unterstützen. Alles sollte zentral an einem Ort in einer Applikation sichtbar sein, statt über bis zu 9 Systeme separat abzufragen.Die Bedürfnisse und der Wissensstand für Experten, Laien und Management bei Swissgrid unterscheiden sich sehr stark. Daher galt es, passende Darstellungsformen zu finden die einfach, verständlich und rollenspezifisch zeigen was läuft - dies in quasi Echtzeit und animiert. Um aus vergangen Ereignissen zu lernen, sollte auch das Anreichern von Ereignissen mit zusätzlichen Inhalten wie Bildern, Videos und Beschreibungen inkl. dem Abspielen der Entwicklung und Auswirkungen auf das Netz animiert werden.Im Rahmen einer WTO-Ausschreibung suchte Swissgrid einen Partner, der sich mit komplexen Applikationen und der Visualisierung von Echtzeitdaten auskennt. Cando erhielt 2023 den Zuschlag für Konzept, Design, Entwicklung und Betrieb im Umfang von 3.87 Mio CHF.
04 Funktionen
Die wichtigsten Highlights im Überblick
Viele Presets vereinen Daten und thematische Visualisierungen. Sie zeigen alles rund um den Netzbetrieb aus verschiedenen Blickwinkeln und ermöglichen zudem Zusammenhänge zu erkennen, die vorher nicht sichtbar waren.
Die dynamische Generierung des Stromnetz-Layouts als Tube-Map erfolgt direkt aus den Daten. Sie ermöglicht es, sehr flexibel und schnell neue Netztopologien einzulesen, darzustellen und zu persistieren (siehe auch Zeitreisen unten).
Die User Experience vereinfacht komplexe Infrastruktur- und Betriebsthemen dank spezifischen Darstellungsformen und Animationen. Dies alles in einem regelbasierten Design-System im Dark- und Light-Mode.
Deckt sehr unterschiedliche Zielgruppen ab. Vom Laien, Experten bis zum Management - geht weit über übliche Rollen- und Berechtigungen hinaus (Live-, Experten-, Editor-Mode, Massnahmen gegen Insider Handel etc.).
Ein spezieller Fokus auf der Touch Bedienung - von Mobiltelefonen bis zu Digital Signage Installationen direkt im Eingangsbereich für alle Mitarbeitenden an den Standorten Aarau und Prilly. Dabei erleichtern einfache Hilfetexte und ein reduzierter Funktionsumfang die Bedienung vor Ort.
Die Near-realtime Darstellung von Milionen Datenpunkten und Integration einer zentralen Datenplattform setzt ein Benchmark in der Branche. Durch spezifische Optimierungen konnten 2/3 der Betriebskosten (mehrere 100k CHF) gespart werden und die Performance erheblich gesteigert werden.
Die Editor-Funktionen ermöglichen es, aus Erfahrungen zu lernen durch das Anreichern und Abspielen von vergangenen Ereignissen inkl. Bildern, Videos und Netzanimationen für mehrere Ereignisabschnitte.
Zeitreisen mit dem Timeslider ermöglichen die Ansicht des Netzzustandes inkl. Topologie sowohl für die Vergangenheit, Live und in der Zukunft z.B. der geplante Netzausbau oder die Prognose der Solarproduktion.
Kennzahlen auf einen Blick
31 Mio
Datenpunkte auf Produktivsystem
1 TB
Datenmengeauf Datenplattform
55
Mitarbeitende in der Leitstelle(3-Schichtbetrieb)
>900
Benutzer von Swissgrid 24/7 (alle Mitarbeitende)
9
Integrierte OT-Systeme von Swissgrid
>100
Komplexe Daten-Pipelines (ETL) umgesetzt
<10s
Durchlauf von Daten bis zum Frontend in der Visualisierung
2/3
Kosteneinsparungen dank Performance Optimierungen
Dynamische Visualisierungen
Die dynamische Generierung des Stromnetz-Layouts als Tube-Map erfolgt direkt aus den Daten. Sie ermöglicht es, sehr flexibel und schnell neue Netztopologien einzulesen, darzustellen und zu persistieren. Die near-realtime Betriebsdaten werden animiert durch Farben, Fliessrichtungen, Dicken und Geschwindigkeiten sichtbar gemacht.
Alle Informationen zum Stromnetz und dessen Topologie werden direkt aus den Daten eingelesen. Die Tube-Map wird so dynamisch generiert.
Ein Novum sind die stufenlose Zoomlevel welche nahtlos immer mehr Details einblenden. Dies bis zu Unterwerken und Transformatoren.
Betriebsdaten werden in quasi Echtzeit mit Farben, Liniendicken, Fliessrichtungen, Geschwindigkeiten animiert dargestellt.
«Mit Swissgrid 24/7 haben wir eine zentrale Plattform geschaffen, die alle Aspekte rund um den Betrieb des Schweizer Stromnetzes direkt zu den Mitarbeitenden bringt. Die Rückmeldungen der Benutzer sind extrem positiv und geschätzt wird insbesondere x, y, z…»
Name / Position, Swissgrid
Zielgruppen und Bedürfnisse
Laien, Experten und Management
Deckt sehr unterschiedliche Zielgruppen ab. Vom Laien, Experten bis zum Management und geht weit über übliche Rollen- und Berechtigungen hinaus. So wird beispielsweise auch die “Verzögerung” der Daten rollenspezifisch festgelegt (vom Live-Mode in Sekunden bis zu 1 Stunde für Laien oder Besucher) oder die Granularität der einzelnen Visualisierungen. Auch Massnahmen gegen Insider Handel gehören dazu.
Editoren bereiten Ereignisse auf
Besondere Ereignisse und aussergewöhnliche Situationen wie Störungen, Grossereignisse oder spezielle Netzlagen können durch Editoren zielgruppengerecht aufbereitet und mit Zusatzinformationen inkl. Erklärtexte, Bilder, Videos und Netzanimationen angereichert werden. Das „Abspielen“ solcher Ereignisse erlaubt den Benutzern schnell zu verstehen, was passiert ist und welche Auswirkungen dies auf das Netz oder einzelne Abschnitte hatte.
Presets pro Thema
Presets sind vordefinierte Ansichten und Funktionen, welche Daten und thematische Visualisierungen vereinen. Sie zeigen alles rund um den Netzbetrieb aus verschiedenen Blickwinkeln und ermöglichen zudem Zusammenhänge zu erkennen, die vorher nicht sichtbar waren. Nachfolgend eine Auswahl der umgesetzten Presets (Total 12).
Fahrpläne
Zeigt die vorgeplanten Stromflüsse und Netznutzungen über die Zeit an und stellt diese gegenüber den tatsächlich gemessenen Werten der vergangenen 30 Tage dar.
Ausfallsicherheit
Macht sichtbar, wie robust das Stromnetz aktuell ist und wo kritische Schwachstellen liegen könnten. Das hilft, Risiken frühzeitig zu erkennen und die Versorgungssicherheit zu verstehen.
Börsenpreise
Visualisiert die aktuellen und vergangenen Strompreise an den Energiemärkten. Nutzer erkennen, wie sich Marktpreise entwickeln und wie sie mit dem Netzbetrieb zusammenhängen.
Redispatch
Zeigt Eingriffe von Swissgrid zur Stabilisierung des Netzes, z.B. wenn Kraftwerke hoch- oder runtergefahren werden. So wird transparent, wie aktiv das Netz gesteuert wird, um Engpässe zu vermeiden.
Meldungen (Expertenmodus)
Bündelt operative Meldungen und Systemhinweise aus dem Netzbetrieb. So bleiben Fachpersonen jederzeit über relevante Ereignisse und Massnahmen informiert.
Regelenergie (Expertenmodus)
Zeigt den Einsatz von Regelenergie zur Stabilisierung der Netzfrequenz. Damit wird sichtbar, wie Swissgrid kurzfristige Schwankungen im Stromnetz ausgleicht.
Zusammenhänge verstehen
Swissgrid 24/7 erlaubt Zusammenhänge zu sehen und zu verstehen. Dies durch die Kombination von Netzdaten und Ereignissen. Dazu gehören besondere Ereignisse und aussergewöhnliche Situationen wie Störungen, Grossereignisse oder spezielle Netzlagen. Das „Abspielen“ solcher Ereignisse erlaubt den Benutzern schnell zu verstehen, was passiert ist und welche Auswirkungen dies auf das Netz hatte.
Zeitreisen mit dem Timeslider
Der Timeslider ermöglicht Zeitreisen in die Vergangenheit und zeigt das Netz, Betriebsdaten und Ereignisse zu einem bestimmten Zeitpunkt X. Der “Live”-Mode zeigt alles in “near-realtime” was aktuell passiert. Auch geplante zukünftige Leitungen und Prognosen können angezeigt werden.
05 Design
Die Herausforderung im Bereich UX war die optimale Darstellung hochkomplexer “near-realime” Betriebs- und Infrastrukturdaten in einer nicht leicht verständlichen Domäne. Dazu wurde ein eigenes (“Swiss-”) “Grid”-Designsystem mit spezifischen Symbolen für Unterwerke, Trafos und Leitungen erstellt und wo immer sinnvoll mit passenden Animationen ergänzt. Zielgruppen mit geringerem technischen Verständnis erhalten abstrahierte und vereinfachte Darstellungen und das UX-Writing adressiert hier bewusst auch Laien im Unternehmen. Gleichzeitig sollten aber auch Experten mit der Plattform vertieft und mit Detailinformationen arbeiten können.
Durchgängiges Responsive Design
Die Bandbreite der unterstützten Geräte reicht von Smartphones über Laptops und Desktop Computer bis zu grossen Digital Signage Displays mit Touch Bedienung.
Light und Dark
Neben dem Standard-Light-Theme steht optional ein Dark Mode zur Verfügung, der die Augen schont und den Energieverbrauch reduziert.
Mobile Optimierungen
Die Mobile Optimierungen gehen sehr weit d.h. es wurde vieles extra ausgearbeitet – adaptiv mit native App Patterns – für Smartphones und die Touchbedienung.
06 Marketing
Die initiale Idee hinter «Swissgrid 24/7» war die interne Kommunikation der Arbeit der Leitstelle für alle Mitarbeitenden und das Verständnis für die Vorgänge im Netz für alle zu fördern. Auch die Identifikation mit Swissgrid als Unternehmen und der kritischen Infrastruktur sollte so ermöglicht werden. Kurz: Employee Marketing und Kommunikation waren die Kernziele.
Dazu werden die Mitarbeitenden und Besucher direkt in den Eingangsbereichen und Cafeterias der beiden Hauptsitze abgeholt. Neben den künstlerischen Installationen im Boden, die Stromflüsse anhand von Ameisen zeigen, stehen nun Digital Signage Displays zur Verfügung, die einfach durch Laien per Touch bedient werden können und alles rund um den tatsächlichen Netzbetrieb zeigen. Selbstverständlich kann auch mit dem eigenen Swissgrid Mobiltelefon oder am Arbeitsplatz darauf zugegriffen werden. Zusätzlich werden im Intranet Artikel publiziert und direkt mit Ereignissen in Swissgrid 24/7 verknüpft.
07 Technologie
Swissgrid 24/7 ist eine hochperformante Web-Plattform zur Near-Realtime-Visualisierung des Schweizer Höchstspannungsnetzes, die direkt auf eine zentrale Azure-Datenplattform (Databricks) zugreift. Über 9 sehr unterschiedliche Quellsysteme (SCADA, OT) wurden dazu integriert und mehr als 100 komplexe Datenpipelines umgesetzt; produktiv verarbeitet werden rund 1 TB Daten und über 31 Millionen Datenpunkte in optimierten Time-Series-Modellen.
Die Datenanbindung erfolgt primär event-driven, ergänzt durch Polling, und ist modular aufgebaut. Normalisierungen, Aggregationen und zeitliche Verzögerungen sind konfigurierbar und nicht fest im Code verankert. Dadurch lassen sich neue Datenquellen und Use Cases einfach integrieren.
Die Pipelines stellen zudem die Idempotenz sicher d.h. bei wiederholter Ausführung wird stets derselbe konsistente Zustand hergestellt. Dies im Vergleich zum klassischen Backup/Recovery Ansatz der die Daten via Rebuilds neu erzeugt.
Für die Visualisierung werden Daten preset-spezifisch in unterschiedlicher Granularität ausgeliefert. Websocket-basierte Kommunikation ermöglicht Delta-Updates statt vollständiger Reloads und reduziert Latenz sowie Datenvolumen erheblich. Historisierte Netzmodelle und Timeslider erlauben Zeitreisen über vergangene, aktuelle und prognostizierte Netzsituationen.
Durch gezielte Optimierungen in Datenmodellen, Abfrage-Logik, Caching und Verarbeitung konnte die Performance massiv gesteigert werden bei gleichzeitiger Reduktion der laufenden Infrastrukturkosten um etwa zwei Drittel, was mehrere hundertausend Franken ausmacht. Die Architektur ist fehlertolerant ausgelegt und erlaubt stabilen Betrieb auch bei grossen Datenmengen und hoher Aktualisierungsfrequenz (derzeit bis 10 Sekunden, konfigurierbar).
08 Innovation
Was Swissgrid 24/7 besonders macht
Swissgrid als Pionier in Europa: Swissgrid ist branchenweit in Europa als Pionier bekannt und setzt mit Swissgrid 24/7 einen neuen Benchmark für Innovation. Kein anderer Netzbetreiber aggregiert Betriebsdaten so konsequent, zentral und in dieser neuartigen Form!
Neue Perspektive auf kritische Infrastruktur: Swissgrid 24/7 macht den ansonsten unsichtbaren Echtzeit-Netzbetrieb erstmals für alle relevanten Zielgruppen verständlich – von Laien bis zu Experten – und schafft damit Transparenz in einer hochkomplexen Domäne.
Pionierhafte Nutzung der Datenplattform: Die Plattform ist eine der ersten produktiven Web-Applikationen, die die neue, zentrale Databricks-Datenplattform von Swissgrid near-realtime nutzt und Millionen von Datenpunkten interaktiv im Browser verfügbar macht.
Zeit, Kontext und Daten kombiniert:
Durch Presets, Zeitreisen und animierte Netzvisualisierungen werden Planung, Vergangenheit und aktuelle Netzlage in einer einzigen Web-Oberfläche verknüpft – statt isoliert in vielen Systemen. Mit dem Live-Mode in quasi Echtzeit.
Mehr als ein Dashboard:
Integrierte Editor-Funktionen ermöglichen das Anreichern, Abspielen und Dokumentieren realer Netzereignisse und machen die Plattform zu einem Lern- und Wissensinstrument für alle Mitarbeitende der Swissgrid.
Standard für datengetriebene Applikationen: Swissgrid 24/7 integriert zig Einzelsysteme, verbessert dadurch das Verständnis für die Zusammenhänge deutlich und setzt einen neuen Standard für datengetriebene Web-Applikationen im Umfeld kritischer Infrastrukturen.