SPIDER-EN - projektování energetických sítí

SPIDER-EN je ucelený systém pro projektování energetických distribučních sítí a tvorbu dokumentace skutečného provedení staveb. Uplatnění najde v projekčních a dodavatelských společnostech a v odděleních výstavby, obnovy a realizace sítě správců energetických sítí. Přináší výrazné zvýšení produktivity práce při tvorbě digitální dokumentace sítě, umožňuje kreslení v podélném profilu vedení, zajišťuje výpočty mechaniky venkovních vedení, návrh jištění sítí NN, výpočty s využitím topologie a vzájemných vazeb mezi trasou vedení a schémat zapojení, umožňuje snadnou lokalizaci prvků sítě, obsahuje řadu kontrolních mechanismů zabraňujících vzniku topologických i logických chyb, poskytuje komfortní nástroje pro grafický výstup i souhrnné výpisy zařízení v textové nebo tabulkové podobě. Umožňuje zohledňovat požadavky předpisů kresby uživatele a pružně reagovat na změny technologie i další vývoj směrnic.

Součástí aplikace jsou katalogy materiálů obsahující základní materiálové prvky pro oblasti ČEZ, EG.D, Stredoslovenská distribučná (SSD), Východoslovenská distribučná (VSD) a Západoslovenská distribučná (ZSD). Obecně lze tyto katalogy dle potřeb rozšířit o jakékoliv další materiály.

Technicky je SPIDER-EN řešen jako nadstavba programů MicroStation, Bentley PowerMap nebo MicroStation PowerDraft.

1. Základní vlastnosti

Ve SPIDER-EN jsou implementovány tyto složky výkresové dokumentace:

• průběh trasy vedení obsahující zakreslení podzemních a nadzemních vedení
• schéma zapojení a jištění vedení NN a veřejného osvětlení
• schémata VN
• návrh změn schémat SCADA
• schémata rozváděčů trafostanic
• podélný profil projektovaného vedení zobrazený v automatizovaně generovaných výkresech
• výkresy stávajících vedení NN, VN, VVN z vnitropodnikového GIS-u
• podkladová polohopisná mapa
• katastrální mapa
• trasy vedení jiných inženýrských sítí
• PDS a DSPS dle metodiky ČEZd_TST_0007 (ČEZd_ME_0088) ČEZ Distribuce, a.s.

Kreslení schématických výkresů umožňuje vytvářet pravoúhlá schémata i tzv. geoschémata, tedy taková, v nichž umístění objektů a kabelů polohově i měřítkově odpovídá umístění nad polohopisnou mapou. Jako podkladovou mapu lze použít soubory ve vektorové nebo rastrové podobě. Mohou to být soubory zaměřeného polohopisu, jejichž struktura odpovídá požadavkům vnitropodnikové směrnice, může to být polohopis převzatý z jiných zdrojů (s libovolnou strukturou), digitální katastrální mapa DKM nebo je možné použít naskenovanou rastrovou mapu. Se všemi soubory je možné pracovat současně, přepínat se mezi nimi a jednoduše zapínat, které soubory a objekty chcete vidět.

Mezi objekty ve schématu jsou udržovány topologické vazby, za jejichž pomoci lze zjistit vzájemné vztahy objektů (koncové objekty na kabelu, průběh vedení kabelu, příchozí a odchozí kabely objektu apod.). Existuje rovněž oboustranná vazba mezi týmiž prvky ve schématu a ve výkresu trasy vedení, která se využívá např. při výpočtech délek kabelů nebo zjišťování obsazení jednotlivých úseků trasy.

Veškeré parametry objektů (např. u podpěrných bodů typ, konzoly, izolátorové řetězce, u kabelů typ, délka apod.) včetně topologických vazeb mezi objekty jsou primárně vedeny v databázi. Popisy u objektů ve výkresech pouze zobrazují její obsah. Úpravy parametrů objektů (potažmo popisů) se provádějí pomocí formulářů, které se objeví po ukázání na objekt nebo jeho popis. U všech popisů lze určit (i později), které z parametrů budou ve výkresu zobrazeny a které zůstanou skryty.

2. Tvorba dokumentace

Grafické reprezentace sítě jsou kresleny do výkresů systému MicroStation a popisné údaje jsou uloženy v relační databázi. Kreslením grafických reprezentací se průběžně naplňuje společná databáze obsahující popisné údaje o prvcích sítě. Kontrolními mechanizmy a nastavením struktury dat systému je zajištěno, že jeden prvek sítě, i když bude kreslen ve více reprezentacích, nebude v databázi uložen vícekrát, což je velmi důležité pro udržení korektních dat.

Pokud je prvek sítě vkládán jako nový do systému, otevře se po jeho nakreslení automaticky formulář pro zadání popisných údajů a poté systém nabídne vynesení popisů do výkresu. Popisy jsou generovány ze zadaných popisných údajů v databázi a podle nich jsou i automaticky aktualizovány. Pokud je kreslena některá z dalších reprezentací prvku sítě, připojí se na již existující záznam v databázové tabulce obsahující jeho popisné údaje.

Pro kreslení jednotlivých složek výkresové dokumentace jsou v systému implementovány speciální kreslící funkce rozšiřující možnosti MicroStationu a výrazně zvyšující produktivitu práce zpracovatele. Z celé řady speciálních kreslících funkcí si uveďme alespoň některé příklady demonstrující usnadnění tvorby dokumentace:

• funkce pro kreslení kabelů umožňuje jejich snadné kreslení jak v pravoúhlých schématech (nastavením chování kresleného vnitřního segmentu vůči předchozímu segmentu linie), tak také kreslení kabelů ve schématu jejich pokládky (využitím režimu pro paralelní kreslení umisťující kabel v definované vzdálenosti od již existující linie). Dále nabízí několik režimů přesného přichycení kabelu na značku reprezentující objekt, ke kterému je kabel připojen.
• velmi silným nástrojem je i funkce pro kreslení značek. Kromě jejich pohodlného natáčení při umístění buď interaktivně nebo podle již existující kresby umožňuje přerušení linie pod značkou, což se využívá například pro kreslení spojek, kdy po umístění se spojka automaticky natočí podle směru kabelu a původní kabel se rozdělí na dva, z nichž ke každému budou připojeny samostatné popisné údaje.
• funkce pro kreslení úseků trasy vedení automaticky zajišťuje dělení a přesnou návaznost úseků, která je důležitá pro automatické procházení trasami vedení při měření délek kabelů. Pokud například k hlavní trase nakreslíte přípojku, program automaticky zajistí rozdělení původního úseku v místě průsečíku. Pokud nad stávajícím úsekem nakreslíte nový úsek s jiným povrchem, protlak nebo překop, program opět původní úsek automaticky rozdělí.
• při kreslení tras kabelových vedení lze využít funkci pro vygenerování schématického zobrazení kabelového řezu. Kresba řezu se vytváří automaticky z údajů zadaných uživatelem při kreslení trasy, např. typ povrchu, hloubka a způsob uložení, počty a typy kabelů se zjišťují ze schémat vedení.

3. Práce s geodetickými body

Pro vygenerování podélného profilu venkovních vedení poskytuje SPIDER-EN komfortní funkce pro práci s geodetickými body, jejich import, export, hromadné vytváření a přečíslovávání. Kromě zpracování bodů z běžného textového souboru se souřadnicemi v S-JTSK umožňuje také načíst body tachymetrického měření.

4. Spolupráce více subjektů

Na tvorbě dokumentace nové sítě se vždy podílí více subjektů, které ve své činnosti na sebe navazují. SPIDER-EN podporuje tvorbu dokumentace v celém procesu návrhu a realizace nové sítě. Dokumentace postupně prochází všemi fázemi tvorby nové sítě od jejího návrhu projektanty přes výstavbu realizační firmou až po fázi dokumentace skutečného stavu, kdy ji začíná udržovat správce sítě.

Pro spolupracující geodetické společnosti zaměřující skutečné provedení stavby je připraven program pro tvorbu účelových map velkých měřítek – MGEO s rozšířením pro přípravu dat kompatibilních se SPIDER-EN.

V průběhu správy dokumentace sítě často dochází ke spolupráci s orgány místní správy a samosprávy na údržbě a využívání jednotné digitální mapy území. Tento typ spolupráce byl zohledněn přímo při návrhu struktury grafických dat, aby aktualizace podkladových map v systému byla co nejjednodušší.

5. Kontroly dokumentace

Způsobem kreslení i vzájemnými vazbami objektů je zajištěna řada kontrol, které dokážou odhalit chyby nebo opomenutí uživatele. Můžete spustit kontroly propojenosti schématu, kontroly neukončených kabelů, kontroly přítomnosti popisů, kontroly vyplnění požadovaných parametrů, kontroly provázanosti schématu a trasy vedení. Po provedení kontrol máte možnost vybrat určitý typ chyby a pak pohodlně lokalizovat všechna problémová místa.

6. Vyhledávání a lokalizace prvků sítě

Skutečnost, že všechny parametry prvků sítě jsou uloženy v databázi, nabízí řadu možností pro jejich vyhledávání a lokalizaci v grafických reprezentacích sítě. Bez těchto nástrojů by byla orientace v často rozsáhlých výkresech velmi složitá a proto jich SPIDER-EN nabízí hned několik.

Prvním z nástrojů pro lokalizace je vyhledání dalších reprezentací objektu - prvku sítě. Příkladem může být požadavek na vyhledání a lokalizaci ostatních reprezentací skříně vybrané v trase vedení v technologických schématech. Lokalizační funkce umožní ukázáním na skříň vypsat všechny další grafické reprezentace, ve kterých je skříň zakreslena a poté je postupně lokalizovat.

Dalším nástrojem je vyhledání a lokalizace prvků sítě podle specifikovaných kritérií. Kritérium může být vytvořeno jako kombinace negrafické a grafické podmínky. Negrafická podmínka definuje výběr podle popisných údajů prvku a grafická podmínka výběr lokality, ve které má zpracování probíhat. Jako příklad lze uvést lokalizaci trafostanice podle jejího označení (čísla), lokalizace skříně (přípojného místa) podle jeho adresy nebo vyhledání a následná postupná lokalizace podpěrných bodů definovaného typu v graficky zadané lokalitě. Prezentaci výsledků vyhledání si uživatel může přizpůsobit svým aktuálním potřebám, takže vybrané podpěrné body lze postupně lokalizovat v jakékoli grafické reprezentaci dokumentace (tj. buď ve tras vedení nebo ve výkresu podélného profilu) nebo je lze nechat zvýraznit všechny najednou například v trase vedení nad polohopisnou mapou případně lze zvolit kombinaci obou uvedených způsobů. Tento komplexní vyhledávací nástroj s obrovskými možnostmi využití umožňuje definovat široké spektrum různorodých dotazů, čímž je výhodný zejména pro zkušené uživatele, ale ne vždy pro uživatele, kteří přicházejí do styku se systémem nepravidelně, kterým se může jevit jako složitý. Pro tyto případy systém umožňuje správci předdefinovat často opakované dotazy. Uživateli se po jejich vyvolání zobrazí na obrazovce přehledný formulář, ve kterém pouze doplní údaje, podle kterých chce vyhledávat a následně si nastaví jakým způsobem chce vyhledané prvky sítě zobrazit.

Velmi silným nástrojem je i funkce pro trasování signálu podle topologie sítě. Pomocí tohoto nástroje lze například vytvořit seznam prvků sítě, kterými prochází signál od trafostanice po přípojné místo, s možností jejich lokalizace nebo zvýraznění celého úseku, kterým signál prochází. Úsek může být zvýrazněn buď v trase nebo v technologických schématech.

7. Výpočty, mechanika venkovních vedení, montážní tabulky, návrh jištění sítí NN

Pro stanovení délek vodičů obsahuje SPIDER-EN modul pro jejich výpočet. Výpočet probíhá na základě měření délek úseků tras vedení, kterými vodiče procházejí. K celkové délce vodičů se připočítávají i uživatelem zadané rezervy kabelů na jeho koncích (délka na zatažení do skříně).

Součástí SPIDER-EN je i modul zajišťující kontrolní výpočty mechaniky venkovních vedení dle požadavků

• ČSN 33 3300 (333300) "Stavba venkovních silových vedení"
• ČSN 33 3301 (333301) "Stavba elektrických venkovních vedení s jmenovitým napětím do 52 kV"
• PNE 33 3301 a PNE 33 3302, které navazují na ČSN EN 50 423 (50423) "Elektrická venkovní vedení s napětím nad AC 1 kV do AC 45 kV včetně" a ČSN EN 50 341 (50341) "Elektrická venkovní vedení s napětím nad AC 1 kV".
• STN EN 50 341 (50341) "Vonkajšie elektrické vedenia so striedavým napätím nad 1kV" z roku 2017

Tyto výpočty mohou obecně probíhat pro libovolné výchozí a koncové zatěžovací stavy. V rámci kontrol probíhá:

• výpočet a kontrola mechanického namáhání vodičů na základě řešení stavové rovnice nesouměrně zavěšeného vodiče (v případě vedení na závěsných izolátorech se počítá se středním rozpětím a střední hodnotou šikmého namáhání)
• kontrola vzdálenosti vodičů od nosné konstrukce
• kontrola vzdálenosti mezi vodiči v rozpětí
• kontrola výšky vodičů nad terénem, vzdálenosti od překážek a křižujících objektů v podélném profilu
• kontrola zatížení izolátorů pro vedení se základní a zvýšenou bezpečností, kontrola "nadlehčování" izolátorů
• kontrola konzol na svislé, vodorovné, případně kolmé zatížení
• kontrola zatížení stožáru výslednicí tahů neomrzlých a omrzlých vodičů
• kontrola zatížení větrem na stožár, neomrzlé a omrzlé vodiče
• kontrola mimořádného zatížení při přetržení jednoho fázového vodiče nebo zemnicího lana

Informací o topologii využívá i funkce pro návrh jištění sítě NN. Tato funkce projde celou síť od zdroje (trafostanice) až po všechna koncová místa (přípojky, místa rozpojení nebo slabé vazby) a navrhne hodnoty pojistek ve všech nalezených skříních.

8. Grafické výstupy, výpisy popisných údajů

Velké časové úspory přinesou komfortní prostředky pro výstup výkresů a map na tiskárnu. Mezi základní vlastnosti patří libovolný uživatelsky definovaný vzhled mimorámových údajů nebo popisového pole, možnost hromadného umístění i tisku více mapových listů, změna popisů v mimorámových údajích nebo popisovém poli prostřednictvím formuláře, vizuální ořezání kresby mimo rám, změny velikostí textů a značek dle měřítka a natočení situace podél trasy včetně natočení všech značek.

Nedílnou součástí technické dokumentace jsou kromě výkresů i nejrůznější souhrnné informace popisující prvky sítě v textové podobě, ať už pro účely evidence nebo jako podklad pro ocenění stavby. SPIDER-EN umožňuje vyhotovit souhrnné výpisy z výkresů s trasou vedení i ze schémat. Do výpisů mohou být zahrnuty všechny prvky sítě nebo pouze vybraná, graficky vymezená část, což je výhodné například, pokud je potřeba samostatně ocenit nebo posoudit jednotlivé části sítě. Popisné údaje mohou být exportovány do uživatelských tabulek Microsoft Excel pomocí textového skriptu definujícího jaké údaje do jakých polí ve formuláři se mají vložit.

Obsah tabulek může být zpětně vložen do výkresu a při použití tabulek programu Microsoft Excel lze vytvořit propojení, které zajistí automatickou aktualizaci po provedení změn ve výkresech.

9. Vytváření PDS a DSPS dle metodiky ČEZd_TST_0007 (ČEZd_ME_0088) ČEZ Distribuce, a.s.

Pomocí SPIDER-EN lze vytvářet i výstupy dle požadavků metodiky ČEZd_TST_0007 (ČEZd_ME_0088) Formát RDF - Projektová dokumentace, dokumentace skutečného provedení stavby a geodetické zaměření DSPS (dále jen ) pro předávání dat do TE/GIS ČEZ Distribuce, a.s.

10. Možnosti úprav, přizpůsobení programu

Důležitou charakteristikou programu SPIDER-EN je jeho obecnost a schopnost reagovat na změny. S využitím těchto vlastností lze program přizpůsobit požadavkům směrnic uživatelů, případně pružně reagovat na další vývoj směrnic i změny technologie, a to i za pomoci uživatelských úprav. Realizované úpravy mohou být jak ve vzhledu grafických reprezentací sítě (například modifikace struktury výkresů, použití vlastních bodových značek a stylů čar, definování obsahu popisných údajů atd.), tak také v obsahu popisných údajů (například speciální způsob číslování prvků sítě nebo doplnění katalogů materiálů o nové typy).

11. Volitelné moduly

Kromě standardních vlastností nabízí SPIDER-EN několik volitelných modulů, které je možné využít podle potřeb konkrétního pracoviště. Jsou to tyto moduly:

• Klad mapových listů - návaznost na mapové listy v různém kladu (vykreslení rámů, popisů, křížků, transparentní zobrazení, lokalizace)
• Tisk mapových listů - pohodlný tisk výkresů a mapových listů v pevném i obecném kladu včetně mimorámových údajů, najdou využití jak při tisku schémat a tras vedení nad polohopisem, tj. tisku v kladu mapových listů, tak i při tisku výkresů s popisovým polem
• Import dat KN ve výměnném formátu (VFK, VKM) - načtení digitální katastrální mapy, případně popisných informací ve výměnných formátech VFK a VKM - ČR
• Práce s popisnými informacemi KN - návaznost na popisné údaje katastru nemovitostí (SPI), výstupy atd. - ČR

12. Požadavky na software a hardware

Program SPIDER-EN je možné provozovat

• na operačních systémech Windows XP/Vista/7/8/10/11
• v prostředí
  • MicroStation V8i,
  • MicroStation PowerDraft V8i,
  • Bentley Map V8i SS2 a novější,
  • Bentley Map PowerView V8i,
  • Bentley Map Enterprise V8i.

Pro funkci programu není vyžadován žádný databázový software. Hardwarové požadavky jsou shodné s požadavky programů řady MicroStation.