配电线路路径优化设计及选择

陈 涛 刘玉浩

国网山东省电力公司庆云县供电公司

配电线路路径优化设计及选择

陈 涛 刘玉浩

国网山东省电力公司庆云县供电公司

随着国家经济的快速发展和人民生活水平的不断提升，电力用户对于配电线路供电质量的要求越来越高，在整个配网系统当中，配电线路覆盖的面积非常大，并且线路路径设计较为复杂。从实践情况来看，配电线路路径设计的质量会对配电线路的线损、供电稳定性、供电效率以及供电经济性等造成明显的影响。良好的配电线路路径优化设计及选择方案，可以有效的提升配电线路的综合配电能力、配电质量。

配电线路；路径优化设计；选择

长期以来，由于生活、生产用电的特点，配电网增容，规划人员仅进行简单计算、验算，甚至仅凭工作经验就进行网架扩展。随着经济的发展，这种配电线路规划模式造成了配电网供电半径超限、线路损耗大、线路末端电压质量差、功率因数低的现状。合理规划确定配电线路路径是配电线路规划的重要内容之一。

1 输电网路径优化的意义

1.1 输电网路径优化的经济效应

目前我国输电线路正处于发展上升通道，未来仍然会有更快更好的发展，研究输电线路的路径优化问题也显得至关重要。如果能够选择合理的方法获得切实可行的规划方案，这对整个电力系统将产生明显的经济效应，当输电线路工程巨大、操作复杂时，采取路径优化思想更能体现其带来的经济效应。输电线路路径优化的目标是在确保供电效果、可靠性的前提下，达到成本最优化。在保证了输电线路的质量可靠的前提下，尽可能的节约走廊资源，尝试不断提高线路输送容量，这样可以有效的降低建设、运行等总成本。

1.2 输电网路径优化的社会效益

输电线路的社会效益的好与坏影响了整个输电项目工程的长远发展。如果出现了问题，是不堪设想的，它不是仅仅依靠经济来弥补就可以的，由此可见，选择合适的输电线路是至关重要的，这关系到整个社会效益能不能提高，如果选择了正确的输电线路，不仅可以大大节约成本而且对整个社会也产生了积极的影响。

2 配电线路路径选择的方法

2.1 Dijkstra算法基本理论

Dijkstra算法是由荷兰计算机科学家狄克斯特拉(Dijkstra)于19巧年提出的，因此又叫狄克斯特拉算法。Dijkstra算法是解决单源最短路径问题的经典算法，它应用了贪也算法模式。贪也算法一般分阶段求解一个问题，在每个阶段它都把当前出现的当作景好的去处理其基本原理是；Dijkstra算法在解决最短路径时是按阶段进行的。在每个阶段，Dijkstra算法选择一个顶点V，它在所有未知顶点中具有最小的式，同时算法声明从S到V的最短路径是已知的，现阶段的其余部分由值的更新工作组成。

2.2 Dijkstra算法建模

GIS地图网格化在利用GIS地理信息系统实现输电线路路径自动优化选线时，首先需要将GIS地图进行网格化处理，以实现各单元格内环境因素的定量描述，W此表征各单元格内环境因素对输电线路路径优化选线的难易程度，即可构建Dijkstra算法实现路径自动生成中有向路径的权重；其次，通过建立各单元格之间的有向联络规则，构建Dijkstra算法的有向路径；最后，由于输电线路路径需考虑转角个数对优化方案的影响，需要统计路径生成过程中产生的转角个数。

2.3 路径最小开销搜索模型

在输电线路路径优化过程中，需考虑选定该路径后输电线路运行的安全性以及线路建设造价，这就要求在选定线路路径时充分考虑影响线路路径长度、线路转角数量。

(1)路径长度.路径长度増加会増加导线长度、地线长度、杆塔数量、绝缘金具等实用数量，增加了线路材料使用量，同时由于线路长度増加带来了施工期延长，増加线路投资。在线路工程设计中，常用曲折系数来衡量线路的合理性。曲折系数是线路路径的实际长度与线路起始点的直线段距离之比。按照设计要求，线路的曲折系数一般不大于1.4。

(2)线路转角数量。在输电线路路径选择中，线路转折处需架设转角杆塔。转角杆塔属于耐张杆塔，需要承受导线与地线的水平荷载。因此转角杆塔应具有较高的强度，増加塔材使用量。综合考虑输电线路路径的环境因素、路径长度和转角个数，建立输电线路路径最小开销模型，采用Dijkstra算法求解输电线路最优路径。输电线路路径的最小开销模型如式所示。

式中：

fij——相邻单元格有向路径的权重；

wi、wj——单元格环境因素权重；

c1、c2——惩罚系数；

l——有向路径长度；

n——有向路径转角数目。

在输电线路路径最小开销模型中，wi、wj表示单元格环境因素权重，针对某单元格，将按照环境因素叠加的方式汁算该单元格的环境因素权重。l表示相邻单元格之间有向路径的长度，根据有向路径连通规则，该长度值为1或。n表示由当前单元格到相邻下一单元格时是否出现拐角，该值为1或0。

3 配电线路路径科学选择分析

配电线路路径在选择过程中，需要遵循以下几点原则：其一，配电线路路径选择应当结合全面、严谨的实地考察，由专业的线路设计人员，配合当地的政府、工程测量人员、技经人员等，一同到达实地进行细致的考查、勘察，全方位确定配电线路选择的相关因素。其二，配电线路的选择应当遵循施工简便、交通便利、路径较短的原则，尽量避开农田、高山、河流等处，使配电线路建设过程中以及之后的维护过程中，工作人员可以轻松、便捷地到达线路现场。其三，注意光缆的科学布设，一般情况下光缆随10kV架空线路进行布设，一般配备1到2km的长度为宜，在保证施工较为方便的前提下，适当降低光缆的接头数量，提升光缆所传输的信号质量。其四，在线路不得不经过较高的地形时，要尽量降低地形的高差给配电线路带来的影响，将档距控制在50到60m的范围之内，尽量使得杆塔地线弧垂均匀平滑。

综上所述，电力行业作为我国的能源支柱，不仅与我国的经济发展息息相关，还对国家安全具有重大意义。优化配电网路径并进行合理选择，对于解决电力负荷，保证用电非常重要。

[1]程传飞.配电线路路径优化设计及选择[J].电子测试，2017，(02)：77+85.

[2]刘亚涛.输变电工程送电线路最优路径选择研究[D].华北电力大学，2014.