李立達(dá)

摘 要：高壓架空輸電的設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)在于線路路徑的選擇，合理的線路路徑方案會(huì)對(duì)各個(gè)方案的決策及工程造價(jià)的控制起到積極的作用，文章就針對(duì)高壓架空輸電線路路徑選擇的新問題展開研究，并提一種新的最優(yōu)路徑選擇方法。

關(guān)鍵詞：路徑方案；線路設(shè)計(jì)；工程造價(jià)；目標(biāo)規(guī)劃技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）17-0108-01

路徑選擇是指在線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間選擇出一條最佳的路徑，使得其符合國(guó)家建設(shè)的各項(xiàng)指標(biāo)。它是高壓架空輸電線路設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。輸電線路的路徑選擇和其經(jīng)濟(jì)成本是息息相關(guān)的，從投資的角度來講，不僅路徑的長(zhǎng)短會(huì)影響到投資，就連沿線的地質(zhì)情況和地物分布都與投資息息相關(guān)[1]。此外，植物的砍伐或恢復(fù)，拆遷問題，都與經(jīng)濟(jì)利益相連，所以路徑規(guī)劃中如何進(jìn)行最優(yōu)的路徑選擇是十分重要的，也是線路設(shè)計(jì)中十分有必要的環(huán)節(jié)，更是線路設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的。何為最優(yōu)路徑，怎樣評(píng)定它是否為最優(yōu)路徑，這個(gè)問題在幾十年來都沒有一個(gè)準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)的方法，由于數(shù)學(xué)方法的缺乏，使得工作者們無法對(duì)其進(jìn)行定量的分析。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展下，當(dāng)代的線路設(shè)計(jì)依然取代了傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)和依靠經(jīng)驗(yàn)的方法，而是才用了接住于計(jì)算機(jī)，使用動(dòng)態(tài)的、離散的優(yōu)化方法來設(shè)計(jì)的[2]。本文將介紹如今我國(guó)在線路設(shè)計(jì)和路徑優(yōu)化方面的新動(dòng)態(tài)以及存在的最新問題和如何解決他們以提高輸電效率。

1 我國(guó)路徑規(guī)劃方法介紹及存在的問題

1.1 線路路徑選擇的思想

我國(guó)線路路徑選擇的主要指導(dǎo)思想有兩點(diǎn)，首先是線與位相結(jié)合，但要以線為主。其次是線位互相配合，以位正線。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

①路徑應(yīng)該堅(jiān)持以線為主的思想，一定要堅(jiān)持合適的路徑，不能僅僅因?yàn)閭€(gè)別塔位布局的不合理而改變路徑的走向。

②當(dāng)路徑得走向遇到極其不好的地點(diǎn)，難以修建塔時(shí)，應(yīng)該改變線路走向適當(dāng)?shù)谋茏尅?/p>

③當(dāng)存在兩個(gè)方案因?yàn)榈貨r和路徑長(zhǎng)度難以抉擇時(shí)，應(yīng)該對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行優(yōu)化，比較兩者的經(jīng)濟(jì)性，再進(jìn)行選擇。

1.2 線路路徑的選擇原則

在進(jìn)行線路路徑選擇時(shí)主要注意以下幾點(diǎn)：

①在選擇線路路徑時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，了解當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)劃部門5-10年的規(guī)劃方案，避免規(guī)劃設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了中間發(fā)電站或者變電站。

②當(dāng)電力線路穿過覆冰地區(qū)時(shí)，要在認(rèn)真調(diào)查和分析已有線路的覆冰類型的同時(shí)，盡可能地避免經(jīng)過覆冰嚴(yán)重的地帶。

③當(dāng)電力線路需要穿過多氣候區(qū)域時(shí)，應(yīng)該盡可能地縮短穿越長(zhǎng)度。如果條件允許，則應(yīng)避開多氣候區(qū)域，選擇氣候條件相對(duì)較好的區(qū)域設(shè)計(jì)線路路徑。

④電力線路必須經(jīng)過礦區(qū)時(shí)，則應(yīng)該盡可能地縮短線路經(jīng)過礦區(qū)的長(zhǎng)度，將線路架設(shè)成垂直于礦區(qū)的走向，并采用分開架設(shè)的方式，從而避免地質(zhì)沉陷對(duì)礦區(qū)線路造成影響。

⑤電力線路穿過山區(qū)時(shí)，應(yīng)盡可能地避開泥石流多發(fā)段、卡斯特溶洞、崩塌山體、懸崖、巖堆等穩(wěn)定性較差的地段。如果線路沿著山麓通過，則應(yīng)設(shè)置排水溝。如果線路經(jīng)過山脊，則應(yīng)沿山鞍設(shè)置排水溝。

1.3 路徑選擇方法

選擇路徑的工作應(yīng)該分為兩個(gè)步驟，分別是初勘和終勘選線。其中，初勘選線是指在圖紙上進(jìn)行的，而終勘選線則是去到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察，并對(duì)初勘選線進(jìn)行修整，最終選出最優(yōu)路徑[3]。通常情況下在選擇路徑時(shí)需要保證線路的轉(zhuǎn)角少，長(zhǎng)度短，盡量避免拆遷，盡量減少植被和田地的破壞。如果遇到地上地下施工的時(shí)候就需要進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，全面考慮。

①初勘選線：該步驟首先需要大量的資料支持，需要進(jìn)行資料的查找和搜集。然后根據(jù)得到的信息進(jìn)行線路設(shè)計(jì)，這里按照1：5 000或1：10 000的比例將地形圖置于圖板之上，然后進(jìn)行圖上選線[4]。

選線前要了解好工程的規(guī)劃情況，以及線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)，途徑的地點(diǎn)，當(dāng)遇到轉(zhuǎn)角點(diǎn)時(shí)應(yīng)當(dāng)用特殊記號(hào)標(biāo)記，線路電壓等級(jí)，導(dǎo)線的大小，最后盡量保證線路最短。

在圖上選線時(shí)應(yīng)當(dāng)至少指定兩種不同的方案以供選擇，最終選擇則需要對(duì)每個(gè)方案進(jìn)行計(jì)算，從理論和實(shí)際上進(jìn)行全面的分析比較。

②終勘選線：在初勘選線確定了方案之后，由于圖上選線只是通過所搜集的資料來選擇的方案，只能保證在理論上可以實(shí)現(xiàn)，缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的支持。所以還需到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，以確定圖上選線是否合理，是否達(dá)到最優(yōu)，是否有更佳選擇。并且圖上選線有些情況下收到很多限制導(dǎo)致無法將實(shí)際情況還原在圖紙上，尤其是一些實(shí)際的地形地貌，這會(huì)使圖紙與實(shí)際出現(xiàn)一些較大的偏差。所以需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，個(gè)別地點(diǎn)如跨點(diǎn)，轉(zhuǎn)角點(diǎn)等還需要進(jìn)行反復(fù)的考察，看其是否具備立塔桿的條件，以及經(jīng)濟(jì)性是否達(dá)標(biāo)。總之，路徑的選擇最后還是需要野外選線來落實(shí)最終方案，在實(shí)踐中才能檢驗(yàn)真理，并且需要到現(xiàn)場(chǎng)去施工。

然而選線原則與實(shí)際情況有時(shí)是存在矛盾的，在確定方案時(shí)如何調(diào)和線路短與實(shí)際困難之間的矛盾是線路設(shè)計(jì)工作者需要解決的難題。

2 線路選擇的新方法

為了解決最優(yōu)路徑選擇與現(xiàn)實(shí)情況之間的矛盾，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都在積極研究新的路徑優(yōu)化方法，目標(biāo)規(guī)劃技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)分兩步進(jìn)行，首先以經(jīng)濟(jì)為唯一原則，利用計(jì)算機(jī)生成路徑網(wǎng)絡(luò)，并從中選擇出K條最經(jīng)濟(jì)路徑；再通過考慮實(shí)際因素，包括地形、環(huán)境、社會(huì)等，從中進(jìn)行選擇，使用0-1目標(biāo)規(guī)劃模型來處理這些影響因素。

2.1 線路路徑方案自動(dòng)生成

自動(dòng)生成路徑的主要思路：首先進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，并且將數(shù)字地形圖輸入計(jì)算機(jī)。對(duì)地物進(jìn)行分類，通過觀察地物在地圖上的分布和地形的影響。這一步是為了提高生成方案的效率。接著在路徑的起點(diǎn)開始進(jìn)行延伸，當(dāng)遇到地物障礙時(shí)自動(dòng)改變延伸方向，如果遇到無法繼續(xù)延伸的情況，系統(tǒng)將自動(dòng)返回到上一個(gè)延伸點(diǎn)，并改變延伸方向繼續(xù)進(jìn)行，直到延伸至終點(diǎn)。這種線路走廊得搜索會(huì)為我們生成一條路徑方案[5]。反復(fù)進(jìn)行回溯便可生成多條存在的路徑。

搜索完成后會(huì)生成多條路徑，再用純經(jīng)濟(jì)的原則，找出幾條最經(jīng)濟(jì)的路徑。

2.2 使用目標(biāo)規(guī)劃技術(shù)選出最優(yōu)路徑

得到上述的幾條最經(jīng)濟(jì)路徑后，還需要與環(huán)境社會(huì)因素相結(jié)合綜合考慮，這便要求我們確定優(yōu)先級(jí)，及同優(yōu)先級(jí)內(nèi)的權(quán)重系數(shù)。這兩者代表著認(rèn)為哪些因素更為重要的價(jià)值觀問題，收到不同文化、社會(huì)、地區(qū)的影響，無法設(shè)定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。所以該技術(shù)采用了經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行決策，這種情況下，最優(yōu)便是相對(duì)的，由決策者的價(jià)值觀來決定。

2.3 路徑選擇新方法的使用步驟

使用上述方法是可以按照下述步驟：一是得到路徑網(wǎng)絡(luò)，包括所有的弧線、轉(zhuǎn)角、路段的費(fèi)用。二是采用上述方法找到幾條最經(jīng)濟(jì)路徑，并將路徑數(shù)控制在4～5。三是決策者制定一個(gè)對(duì)各個(gè)因素的優(yōu)先級(jí)和權(quán)重系數(shù)分配表。四是選擇出最佳路徑，使用目標(biāo)規(guī)劃算法。五是若未找到最佳路徑，將最經(jīng)濟(jì)路徑條數(shù)增加，重復(fù)三步和四步。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了高壓架空輸電線路路徑選擇的現(xiàn)狀，并且分析了現(xiàn)在存在的問題，繼而提出了一種新的最優(yōu)路徑選擇的方法。該方法便是上述的兩種求解法。該方法能較為妥善的解決在路徑選擇時(shí)最經(jīng)濟(jì)路徑與環(huán)境破壞最小這個(gè)矛盾。利用復(fù)搜索法先選擇出一系列最經(jīng)濟(jì)的路徑，再利用目標(biāo)規(guī)劃法由決策者做出優(yōu)先級(jí)選擇以決定出最優(yōu)路徑。該方法在國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐中已經(jīng)得到了檢驗(yàn)，實(shí)踐證明，目標(biāo)規(guī)劃法可以在實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃的最優(yōu)選擇的同時(shí)滿足社會(huì)和環(huán)境的要求，是輸電線路設(shè)計(jì)的一個(gè)重大突破。

參考文獻(xiàn)：

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