Kunden Projektbericht: Stadtwerke Bochum Netz GmbH

Besondere Darstellung des Mittelspannungs-Schemaplans im Smallworld GIS

Eine besondere Darstellung hat der Schemaplan der Stadtwerke Bochum Netz GmbH für Umspannwerke und große Stationen: „Kästchenstationen“. Obwohl diese Darstellung jeglicher Topologiestruktur widerspricht, gelang es der ITS, sie mit der Netzlogik der Fachschale Strom-Mehrstrich in Einklang zu bringen. Somit liegt nun ein fachlich korrrekter Schemaplan vor, der auch einer Netzwerkanalyse und Logikprüfung standhält.

Bild von links:
Daniel A. Rehbein (ITS), Bianca Wildförster, Martin Jonas, Melanie Harbott

Herausforderung

Das Mittelspannungsnetz der Stadtwerke Bochum Netz GmbH wird gespeist aus 14 Umspannwerken. Es beinhaltet fast 1.500 Stationen, in denen sich über 2.000 Transformatoren und Sammelschienen befinden. Alle Umspannwerke und größeren Stationen werden als sogenannte „Kästchenstationen“ dargestellt: Statt durchgehender Verbindungen von den Strecken zu den Sammelschienen wird ein Quadrat mit einer Art vereinfachtem Schaltbild gezeichnet. Dieses Schaltbild zeigt die Sammelschienen mit ihren internen Verbindungen sowie Einspeisungen, nicht aber die abgehenden Leitungen. Lediglich über Strichlierungen ist zu erkennen, welches Kabel an welcher Sammelschiene hängt.

Ausgangssituation

Mit der entsprechenden Erklärung ist die grafische Darstellung verständlich. Sie ist logisch nachvollziehbar und wird deshalb von den Mitarbeitern im Strom-Betrieb als optimal angesehen. Aber die Darstellung bildet keine Topologie: Die Leitungen berühren die Sammelschienen gar nicht. Schalter, die eigentlich auf internen Leitungen liegen, werden auf den Strecken eingezeichnet. Schalter von Einspeisungen werden sogar neben der Leitung abgebildet. Wie passt das zur Struktur des Smallworld GIS? Wie kann dieser Plan so im Smallworld GIS abgebildet werden, dass die Topologie stimmt und nachher sogar die Ausgabe an ein Netzberechnungsprogramm möglich ist?

Erstellung des Schemaplans

Die bereits erfassten Schaltbilder wurden um die Hochspannungsanlagen, die Tonfrequenz-Rundsteueranlagen und die Netzeinspeisungen ergänzt. In welchen Stationen SF6-Anlagen eingebaut sind und welche Stationen über Fernwirktechnik gesteuert werden, wurde aus SAP PM über den SBI Monitor ins Smallworld GIS übernommen. Im Bereich der „Kästchenstationen“ erfassten die Mitarbeiter der Stadtwerke Bochum Netz GmbH die Schemaplangeometrien nicht anhand der alten CAD-Zeichnung, sondern mit Hilfe des ITS-Schemaplan-Assistenten mit topologisch korrekten Verbindungen, sehr wohl aber platzsparend zusammengezogen anhand der Abmessungen der alten Darstellung.

Darstellungsanwendungen

Im Strom-Schemaplan des Smallworld GIS wurden zwei Zeichenanwendungen definiert: Die Zeichenanwendung „Default“ mit den vorhandenen Fachschalenstyles wurde zur Erfassungsanwendung. Zusätzlich wurde eine Zeichenanwendung für die Darstellung im Plot oder die Ausgabe an nachgelagerte Systeme erstellt. Diese verfügt über zahlreiche Zeichenmethoden, die die von den Stadtwerken Bochum Netz GmbH gewünschte Darstellung bewirken. Dies ist z.B. das Weglassen der Transformatoren in den Ortsnetzstationen, die Abkürzung und Trennung von Stationsnamen oder die richtige Beschriftung von Parallelkabeln. Insbesondere aber zeichnen die Style-Methoden die gewünschte Darstellung der „Kästchenstationen“: Die Zeichenmethode ermittelt dann anhand der Abmessungen des Schaltbildes eine passende Koordinatentransformation und zeichnet damit eine Auswahl der Geometrien in dieses Quadrat. Zu den abgehenden Strecken werden deren Schnittpunkte mit dem Quadrat ermittelt, um die passende Strichlierung auf die Strecken zu setzen, mit der die verbundene Sammelschiene angezeigt wird.

Projektablauf

Je weiter die Erfassung voranschritt, desto mehr Besonderheiten im Bereich der „Kästchenstationen“ wurden offenbar. So mussten untergeklemmte Kabel dargestellt werden, d.h. Mehrfachkabel an demselben Abgang, die zu derselben Gegenstation führen. Später kam hinzu, dass es auch Einzelfälle untergeklemmter Kabel gibt, die zu unterschiedlichen Gegenstationen führen. Hierbei muss der Verzweigungspunkt außerhalb des Kästchens dargestellt werden. Auch besonders gekennzeichnete Übergabepunkte oder abweichende Numerierungen der Sammelschienen in einzelnen Umspannwerken erschwerten die Programmierung.

Resultat

Der Strom-Schemaplan kommt also vollständig mit den Geometrien der Fachschale Strom-Mehrstrich aus. Er ist topologisch korrekt und vollständig, und wird doch auf seine besondere Art dargestellt. Mit dem so vorhandenen Strom-Schemaplan nutzt die Stadtwerke Bochum Netz GmbH jetzt alle vier Raumbezugsebenen der Fachschale Strom-Mehrstrich. Die Daten sind topologisch korrekt und zueinander konsistent. Alle Objekte der Schaltbilder existieren auch im Schemaplan. Bei der Netzwerkverfolgung im Schemaplan werden also beispielsweise auch alle Ortsnetztransformatoren und Rundsteueranlagen gefunden. Wenn Fortführungen eingepflegt werden müssen, die im Übersichtsplan noch nicht vorhanden sind, werden die Objekteditoren verwendet, ansonsten der ITS Schemaplan-Assistent.

Nutzung

Die Pläne und die zugrundeliegenden topologischen Daten werden ausgegeben an das Betriebsinformationssystem Lovion, der Mittelspannungs-Schemaplan dient zukünftig außerdem auch als Datengrundlage für die Netzberechnung.

Bildmaterial

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