三维全景技术辅助特高压通道优化研究

李显鑫 ，崔章顺，王 辉，马存石

(1.国网北京经济技术研究院，北京 100052；2.北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100120；3.河北省电力勘测设计研究院，石家庄 050031；4.甘肃省电力设计院，兰州 730050)

1 概述

随着我国社会与经济建设的飞速发展，电网建设与土地资源和环境保护的矛盾也日益突出，为尽可能少占通道资源，特高压输电线路工程多采取平行架设、共用走廊的优化方案。但如何控制其电磁环境，在确保安全可靠的前提下，减少走廊宽度与拆迁，降低工程投资，是工程建设面临的新课题。

目前传统的输电线路工程通道优化工作以1∶50000地形图为主要依据，一般地形图较为陈旧，这样的通道优化方案难以做到经济合理。本文以河西走廊多回特高压直流线路规划为例，以数字地球为载体，集成专题数据和线路工程综合信息，实现输电线路工程通道的三维全景可视化表达，进行同走廊内多回线路的布置，辅助路径方案比选；同时为通道规划设计提供一种全新、高效的工作手段，从而可降低输变电工程建设过程中民事协调难度，为建设后期遗留问题解决提供依据，有助于提高电网建设水平，对实现精益化管理具有重要意义。

2 河西走廊通道概况

河西走廊地形狭长，分布有甘肃省多个重要城市，如嘉峪关、酒泉、张掖、金昌、武威等。建设中的哈密南－郑州±800kV特高压直流输电线路以及规划中的酒泉－湖南±800kV、哈密北－重庆±800kV、准东－成都±1100kV三条特高压直流输电线路均通过河西走廊，且并行距离长。走廊通道内，规划区、军事设施、地震地磁台、输油输气管道分布较多，走廊通道紧张，且障碍物协调搬迁难度很大，有必要对对走廊通道内的各线路及其塔位布置方式进行研究和统筹协调。

从河西走廊段的总体路径布置看，建设中的直流线路走廊基本位于河西走廊的北侧，大体在与内蒙交界附近走线。线路避开了重要的城镇规划区和厂矿建设区，但在局部地区，仍对当地一些民房、设施等产生一定影响，尤其是多回直流线路平行通过地区，多回线路占用的宽阔走廊以及多回直流线路叠加产生的各类电物理效应，会对周边环境有一定影响。

3 通道优化平台应用

建立平台并进行通道优化的思路是：以平台化的理念、信息化的手段，建立基于三维全景技术的通道资源优化平台(图1)，整合遥感数据、工程信息、交叉跨越、冰区、污秽区，以及影响线路走向的其它障碍物和敏感点信息，通过直观再现这些信息，对房屋、树木以及规划区、开发区、自然保护区、机场等自然和人文等要素进行合理的避让，规划可能的通道方案；通过平台进行不同方案的优化和比选，减少房屋拆迁、林木砍伐，避让工矿设施，少占耕地，避免不确定因素的干扰等，为后续工程建设利用提供支撑和保障。

图1 通道优化平台

在二维场景规划基础上，利用平台提供的“所见即所得”的三维展示模式，实现三维场景中通道布置的直观模拟。输电线路设计人员可通过三维漫游对通道内地貌地物进行多角度观察、分析地形与杆塔模型和导线的关系，直观的判断设计路线是否合理，以便及时对设计线路做出调整。

该平台具备如下功能：

(1)通道方案选择。用户结合各种二维矢量图形及高清卫星影像数据或航片，初步选择线路可能的多种方案。

(2)平断面扫描。用户在指定某方案首尾杆塔位置后，系统能实时自动提取该线路的平断面图。

(3)杆塔排位。在输入杆塔设计参数后，借助自动优化排位工具，从杆塔位置可行性、经济性等方面实现杆塔排位的自动优化。

(4)统计分析。路径方案确定后，获得不同方案的交叉跨越、杆塔数量等信息，方便用户进行多方案的比选，使设计更具有可行性、经济性。主要的统计分析指标有线路长度、杆塔数量、平均耐张段长度、总钢材使用量、交叉跨越信息、线路在给定走廊宽度内的房屋拆迁面积、跨越林区的长度，以及经过不同地形、不同污秽区域的线路长度及比例，线路最低、最高海拔等。

(5)三维展示。该平台除具备常规二维的通道布置设计功能外，还具备三维展示与空间分析功能。三维展示功能，能够实现线路全域浏览。三维空间分析功能弥补二维空间分析对于分析结果无法直观形象表达的先天缺点，能让用户更加清晰的了解分析结果，更加方便的辅助用户进行决策。

4 通道优化与三维模拟

图3 通道二维平面布置模拟

借助通道优化平台，利用高分遥感影像、基础地理信息和各类工程障碍物信息，可以很直观地发现线路走廊通道内存在的问题并加以分析和总结。通过分类和标注，梳理障碍物与路径位置关系(包括距离及是否跨越等)，以确定可行的方案。特别是在拥挤地段，通过三维电磁影响分析和三维施工模拟更好地辅助设计单位进行路径方案选择和优化，提出合理的路径方案及建议。

根据已有的哈郑线终勘数据，在优化平台上绘制酒泉－湖南、哈密北－重庆、准东－成都三条特高压直流输电线路，进行多条特高压并行通道布置的二维和三维模拟，见图3、图4。

图4 通道三维布置模拟

5 通道清理工程量统计

综合考虑电磁环境、拥挤走廊的施工情况，结合各种塔型排列形成的线路通道(图5、图6)，统计最优布置方案下通道的工程清理图。

图5 F型塔统计范围(168m通道)

图6 非F型塔统计范围(240m通道)

如图可知，河西走廊内多回特高压直流线路并行时，采用单侧挂线的F型塔布置时所需走廊间距最小，因此在走廊紧张的地带，建议用“廊间型塔。尤其是两回路均使用塔”。塔，可以大大降低走廊宽度。推荐F塔段采用面对背同向的F塔布置方式，在常规塔和F塔配合采用情况下，优先采用F塔面对普通塔，其余F塔面对背同向的布置方式。根据走廊情况确定统计范围，并统计范围内有影响房屋的面积，从而比较方案的优劣。下表1是河西走廊内四条特高压平行走线时不同走廊宽度范围内有影响房屋的面积统计结果。

表1 四条特高压平行走线不同布置方案下的跨房面积

6 结语

本文研究了河西走廊内四条直流特高压线路同走廊走线问题，探索了基于三维全景技术辅助通道布置模拟和资源优化的工作模式，创新输变电工程通道资源优化利用的手段，为指导输变电工程通道规划建设提供技术支撑和实践经验，具有较强的实际意义。特别是对走廊狭窄地段和房屋密集区，利用三维全景技术对通道内多种要素进行全方位的现状分析，优化输电线路方位，能够进一步节约走廊通道，保证在建、拟建线路的最优布置，为后续建设提供可靠的基础资料。

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