高壓架空輸電線路路徑選擇的新問題及應對措施

李立達

摘 要：高壓架空輸電的設計中，重點在于線路路徑的選擇，合理的線路路徑方案會對各個方案的決策及工程造價的控制起到積極的作用，文章就針對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。

關鍵詞：路徑方案；線路設計；工程造價；目標規(guī)劃技術

中圖分類號：TM15 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0108-01

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

在計算機技術的飛速發(fā)展下，當代的線路設計依然取代了傳統(tǒng)的手工設計和依靠經(jīng)驗的方法，而是才用了接住于計算機，使用動態(tài)的、離散的優(yōu)化方法來設計的[2]。本文將介紹如今我國在線路設計和路徑優(yōu)化方面的新動態(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

我國線路路徑選擇的主要指導思想有兩點，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)為以下幾個方面：

①路徑應該堅持以線為主的思想，一定要堅持合適的路徑，不能僅僅因為個別塔位布局的不合理而改變路徑的走向。

②當路徑得走向遇到極其不好的地點，難以修建塔時，應該改變線路走向適當?shù)谋茏尅?/p>

③當存在兩個方案因為地況和路徑長度難以抉擇時，應該對兩個方案進行優(yōu)化，比較兩者的經(jīng)濟性，再進行選擇。

1.2 線路路徑的選擇原則

在進行線路路徑選擇時主要注意以下幾點：

①在選擇線路路徑時，應結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，了解當?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)劃部門5-10年的規(guī)劃方案，避免規(guī)劃設計中出現(xiàn)了中間發(fā)電站或者變電站。

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

③當電力線路需要穿過多氣候區(qū)域時，應該盡可能地縮短穿越長度。如果條件允許，則應避開多氣候區(qū)域，選擇氣候條件相對較好的區(qū)域設計線路路徑。

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

⑤電力線路穿過山區(qū)時，應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，則應設置排水溝。如果線路經(jīng)過山脊，則應沿山鞍設置排水溝。

1.3 路徑選擇方法

選擇路徑的工作應該分為兩個步驟，分別是初勘和終勘選線。其中，初勘選線是指在圖紙上進行的，而終勘選線則是去到現(xiàn)場進行考察，并對初勘選線進行修整，最終選出最優(yōu)路徑[3]。通常情況下在選擇路徑時需要保證線路的轉(zhuǎn)角少，長度短，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候就需要進行詳細的調(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，需要進行資料的查找和搜集。然后根據(jù)得到的信息進行線路設計，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，以及線路的起點和終點，途徑的地點，當遇到轉(zhuǎn)角點時應當用特殊記號標記，線路電壓等級，導線的大小，最后盡量保證線路最短。

在圖上選線時應當至少指定兩種不同的方案以供選擇，最終選擇則需要對每個方案進行計算，從理論和實際上進行全面的分析比較。

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現(xiàn)，缺乏現(xiàn)場實踐的支持。所以還需到現(xiàn)場進行實地考察，以確定圖上選線是否合理，是否達到最優(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致無法將實際情況還原在圖紙上，尤其是一些實際的地形地貌，這會使圖紙與實際出現(xiàn)一些較大的偏差。所以需要進行現(xiàn)場勘察，個別地點如跨點，轉(zhuǎn)角點等還需要進行反復的考察，看其是否具備立塔桿的條件，以及經(jīng)濟性是否達標?？傊窂降倪x擇最后還是需要野外選線來落實最終方案，在實踐中才能檢驗真理，并且需要到現(xiàn)場去施工。

然而選線原則與實際情況有時是存在矛盾的，在確定方案時如何調(diào)和線路短與實際困難之間的矛盾是線路設計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)實情況之間的矛盾，國內(nèi)外學者都在積極研究新的路徑優(yōu)化方法，目標規(guī)劃技術應運而生，該技術分兩步進行，首先以經(jīng)濟為唯一原則，利用計算機生成路徑網(wǎng)絡，并從中選擇出K條最經(jīng)濟路徑；再通過考慮實際因素，包括地形、環(huán)境、社會等，從中進行選擇，使用0-1目標規(guī)劃模型來處理這些影響因素。

2.1 線路路徑方案自動生成

自動生成路徑的主要思路：首先進行數(shù)據(jù)的收集，并且將數(shù)字地形圖輸入計算機。對地物進行分類，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。接著在路徑的起點開始進行延伸，當遇到地物障礙時自動改變延伸方向，如果遇到無法繼續(xù)延伸的情況，系統(tǒng)將自動返回到上一個延伸點，并改變延伸方向繼續(xù)進行，直到延伸至終點。這種線路走廊得搜索會為我們生成一條路徑方案[5]。反復進行回溯便可生成多條存在的路徑。

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

2.2 使用目標規(guī)劃技術選出最優(yōu)路徑

得到上述的幾條最經(jīng)濟路徑后，還需要與環(huán)境社會因素相結(jié)合綜合考慮，這便要求我們確定優(yōu)先級，及同優(yōu)先級內(nèi)的權重系數(shù)。這兩者代表著認為哪些因素更為重要的價值觀問題，收到不同文化、社會、地區(qū)的影響，無法設定一個統(tǒng)一的標準。所以該技術采用了經(jīng)濟社會環(huán)境技術的標準來進行決策，這種情況下，最優(yōu)便是相對的，由決策者的價值觀來決定。

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，包括所有的弧線、轉(zhuǎn)角、路段的費用。二是采用上述方法找到幾條最經(jīng)濟路徑，并將路徑數(shù)控制在4～5。三是決策者制定一個對各個因素的優(yōu)先級和權重系數(shù)分配表。四是選擇出最佳路徑，使用目標規(guī)劃算法。五是若未找到最佳路徑，將最經(jīng)濟路徑條數(shù)增加，重復三步和四步。

3 結(jié) 語

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最經(jīng)濟路徑與環(huán)境破壞最小這個矛盾。利用復搜索法先選擇出一系列最經(jīng)濟的路徑，再利用目標規(guī)劃法由決策者做出優(yōu)先級選擇以決定出最優(yōu)路徑。該方法在國內(nèi)外的實踐中已經(jīng)得到了檢驗，實踐證明，目標規(guī)劃法可以在實現(xiàn)路徑規(guī)劃的最優(yōu)選擇的同時滿足社會和環(huán)境的要求，是輸電線路設計的一個重大突破。

參考文獻：

[1] 姚武.淺談架空輸電線路路徑選擇的方法和手段[J].科技視界，2012， （30）.

[2] 李懷杰.輸電線路設計中線路路徑的選擇[J].電子技術與軟件工程， 2014，（5）.

[3] 李克利.輸電線路設計中路徑選擇探究[J].電源技術應用，2012，（12）.

[4] 陳禹謀.淺談電力線路設計的路徑選擇與桿塔定位[J].電子制作，2013， （24）.

[5] 周廷軍.輸電線路設計中路徑角度選擇和研究[J].中國新技術新產(chǎn)品， 2014，（6）.