基于多阶模糊综合评价的220 kV输电线路设计

吕相宇，王存旭

（沈阳工程学院 a.研究生部；b.自动化学院，辽宁 沈阳 110136）

近年来，对线路设计的安全性、可靠性、经济性在客观上随着装机容量的飞速增长以及输电线路距离的增长提出了更高的标准。但是，输电线路整体设计内容所涉及到的难点包括测量精度、机械设计、气象因素以及电气计算等问题，如果不对长期存在于电力系统设计规划中的问题进行妥善处理，必将造成不可估算的后果。本文将根据模糊控制评价体系对普兰店国宏热电厂220 kV输电线路工程进行输电线路选择，对当前阶段我国220 kV输电线路送出工程项目设计、施工规划的完善具有一定的理论及实践意义。

1 构建模糊综合评价模型

1.1 单因素的模糊综合评价模型

所以，整体评判结果可以看作v上模糊集，记为

式中，bj为V中第j种评语在评判整体V中所占重要程度。若是存在从U到V的模糊关系R=(rij)m×n，则模糊变换TR可利用R求得，其求解过程如下：

1）确定元素集：U={ }u1,u2,L,um；

4）R为U到V的模糊关系矩阵

最后，实行综合判定。因此，一个模糊综合评判的数学结构模型可根据( )U,R,V构成。

1.2 多阶的模糊综合评判模型

在对复杂事物进行判断时，通常涉及很多元素，并且每个元素都需被给予一个权重。因此，会存在以下不可避免的问题【1】：

1）由于过于繁多的权数需要被分配，通常难以对权数进行准确的分配。

2）一般各权数具有归一性的性质，权数值与相应的权数成反比关系。因此，无法正确表达各个元素在综合评判目标中的重要程度，得到的结果无法体现其正确意义。

多阶模糊综合评判模型可实现和解决上述问题。

首先，根据条件把主元素U={x1,x2,L,xm}分成s类，则ui=( )

ui1,ui2,L,uim，i=1,2,L,s且满足以下条件：

再次，逐一把每个元素集ui根据条件做出评判，根据条件设评语集中各个元素相对于V的权重分配是A=( )ai1,ai2,L,aim。若单元素评判矩阵为Ri，则可求出评判向量：Bi=

作为任意ui的某一属性，可以按照重要性给它们进行权重分配。

因此，二级综合评判向量可根据A=(a1,a2,...,as)求出：

再对B实施归一化处理，使

最后，从底层到方案层获得的计算结果要从底层到顶层逐一进行综合评估，直到完成顶层（目标层）的综合评估。用一个元素判断事物是相对简单的，但现实生活中的事物往往不是由一个元素决定的，而且有多个元素对它们有不同程度的影响。对于这种情况，为了避免评估结果的片面性，有必要对每个元素进行综合考虑，并得出实际的评估结果【2】。

2 工程概况

本工程位于辽宁省大连市普兰店区境内，线路电压等级为220 kV，单回路段线路长度2×7.5 km，两条单回路并行架设，导线采用2×JL/G1A-630/45钢芯铝绞线，单回路段地线一根为24芯OPGW，另一根为JLB40-150铝包钢绞线，双回路段地线两根均为24芯OPGW。国宏普兰店热电厂位于普兰店区长店堡街道，出线位置为电厂东南侧向南出线，如图1所示。

图1 国宏普兰店热电厂出线位置

3 线路路径方案

3.1 改造线路方案概述

由于普兰店站220 kV出线（向南）出口线路密集，已无足够空间接入本次的两回200 kV扩建间隔出线，本工程尚需对局部几条220 kV及66 kV线路进行局部迁改，其中包括单回220 kV兰岔线改造1.0 km，双回220 kV桥普甲乙线改造0.8 km、66 kV普柳左右线改造0.9 km。

热电厂送出线路接入220 kV普兰店变电站西侧扩建两个间隔，受限于普兰店变电站出口已有线路出线影响，需改造220 kV桥普甲乙线0.6 km、220 kV兰岔线0.7 km、66 kV普柳左右线0.7 km。同时此段热电厂送出线路需采用同塔双回路约1 km。

因为金钱制度的结果，弄得人类境遇不济，又因为须传种的缘故，不得不有家族制，又渐渐的进到国家制度，作为保障，这种无谓的保障，不但无益，还是有害。家族底制度，统是首领制，或包头制；这种制度，名为拥护人类，其实统以经济的眼光，去对待人类罢了。家人因为家主是养活我们的，便予以无上的威权；家主因为家人是他养活的，所以就看轻他。家主既有无上的威权，当然就要负保养家人完全的责任；家人也就自卑自弃的堕落他的本能，作非人生的事；如子弟不事生产，家居作乐，于是滥事消费，繁滋生殖，不但弱小人种，还要堕落本能，代代相传，哪有不穷？这是最明确的证据，余的还有，也说不完。

3.2 路径选择原则

1）按照电力系统设计规划的具体要求，从线路的长度、施工地形、地理地貌、地质地况、水文气象、冰区覆盖程度、交通便洁、树木分布、矿产开采、障碍设施，并对建设、运营和地方政府的意见和其他因素等多方面考虑，以及进行多种方案的参考比较，使路径规划最大程度上满足其安全性、经济性。

2）规避军事驻地、城镇乡村、大型工矿现场以及重要通信设施基建，减少线路设计对当地经济发展的影响。

3）尽可能避开各种矿产采空区、矿区、规划采矿区、危险地形和不良地质剖面，尽量避免树木茂密的覆盖区域，占用较少的林地。

4）尽可能靠近已经建成的国建公路、省建公路、高速公路以及乡村道路，提升线路交通条件。

5）充分考虑地形、地貌，避免大档距间距、高度差过大、相邻档距相差过大、水网差异和地质条件差的路段，努力避开严重结冰区。

6）在路径选择时，应时刻体现以人为本的意识和保护环境的思想。充分利用省市分界地区和乡镇交界，尽量缩减对基本农田的损坏，避免大面积民房拆迁。

7）为了减少施工过程中的电力故障损失并提高运行安全性，有必要减少已铺设的输电线路，特别是交叉的高压输电线路。

8）全面协调该线路与现有、在建或将建成的输电线路、公路、铁路等沿线设施之间的矛盾。

3.3 路径选择方案概述

本工程输电线路电压等级为220 kV，采用2条并行的220 kV线路架设。线路起自国宏普兰店热电厂（长店堡厂址），途径普兰店石岩沟、染房沟、连家沟、西北沟、菜园子，讫于矿洞村北部220 kV普兰店变电站。本工程线路可研阶段分北、中、南3个路径方案，北方案线路全长约2×7 km，中、南两个路径方案线路全长约2×7.5 km。

1）北方案线路

北方案新建两条220 kV单回路线路，从国宏普兰店热电厂2×350 MW机组出线，跨过规划大外环后，利用66 kV岔普甲乙线路径与之两塔四回路架设，架设长度约为2.0 km，之后左转跨过普兰店采石场铁路专用线，右转绕过个人承包矿后，不再利用66 kV岔普甲乙线路径，拆分成两个单回路之后左转钻过500 kV核南线，并在核南线北侧与之平行走线，在西北沟南侧左转，之后在220 kV兰岔线北侧与之平行走线，直至接入220 kV普兰店变电站。由于普兰店变电站出口路径受限，变电站出口段线路需采用同塔双回路，并且需将普兰店变电站出口220 kV桥普甲乙线、220 kV兰岔线和66 kV普柳左右线进行改造。北方案新建线路长度约2×7 km。

2）中方案线路

中方案新建2条220 kV单回路线路，从国宏普兰店热电厂2×350 MW机组出线，跨过规划大外环后，在南侧山区走线，左转绕过普兰店采石场后左转，在连家沟西侧钻过500 kV核南线后右转，之后路径与北方案路径一致。中方案新建线路长度约2×7.5 km。

3）南方案线路

南方案新建2条220 kV单回路线路，从国宏普兰店热电厂2×350 MW机组出线，跨过规划大外环后，在南侧山区走线，左转绕过普兰店采石场后，继续向东，避让王家沟西侧采石场，左转钻过500 kV核南线后，在菜园子村北侧右转，平行220 kV兰岔线走线，之后路径与北方案路径一致。南方案新建线路长度约2×7.5 km。

北方案与其他两方案进行综合比较，虽然路径长度最短，但需对热电厂出口66 kV线路进行改造并与之同塔并架，其成本过于昂贵，故舍弃北方案。

4 线路路径方案选择

4.1 输电线路路径综合评价

对中方和南方两种路径规划进行综合评价，选择模糊综合层次分析法数学模型来全面评估路径中方案和南方案。其中，两种方案的综合得分由确定的权重和模糊综合评价方法计算得出，指标体系中各指标的权重的确定由层次分析法得出。

4.2 确定评价元素集

根据综合评价体系建立一个三级的评价元素集，如表1所示。

表1 指标评价元素集

4.3 确定指标体系权重集

由于每类元素的影响幅度会因综合评价的影响产生较大的程度变化，为了体现出评价要素的重要性，从而要将一定的权重赋予所有评价要素。为了体现出评价结果的客观性，重要元素会被赋予较大权重值，较小的元素会被赋予较小元素值。设A=(a1,a2,a3,a4)为一级评价元素集的权重向量，且为二级评价元素集的权重向量，二级评价元素集所包含的元素数目为m，aij(i=1,2,3,4;j=1,2,…,m)，需满足aij≥0，且设Aij=(aij1,aij2,…,aijm)为三级评价元素集的权重向量，其中n是三级评价元素集里元素的数目，i=1,2,3,4;j=1,2,…,m;z=1,2,…,n，且需满足aijz≥ 0。

4.4 获取模糊矩阵

根据各家单位所提供的三级指标进行计算与分析，选出国宏普兰店热电厂最佳的输电线路规划方案，并将各个模糊评价矩阵归一化计算，结果如下：

4.5 计算权重向量

1）求解各个二级指标三家单位对比的权重向量

2）求解一级指标三家单位对比的权重向量

根据上述一级指标公式求出的权重向量结果可知，发电厂送出工程输电线路南方案的权重大小为0.324，中方案的权重大小为0.676。因此，可得出该电厂220 kV输电线路的最终建设方案为中方案。

5 结论

依托普兰店国宏热电厂220 kV送出工程实例，所做的主要工作和取得成果如下：

1）详细介绍和分析了研究的背景和国内外研究现状，介绍了送出工程输电线路的概念以及选择的原理和方法。

2）阐述了国宏热电厂220 kV送出工程的基本概况，通过实地考察从线路长度、地形地址、线路交叉跨越情况几个角度对某电厂220 kV送出工程的南方案与中方案进行对比分析，得出中方案更适合作为该电厂220 kV送出工程的输电线路路径。

3）基于模糊控制理论构建指标体系和评价方法，综合评估国宏普兰店热电厂220 kV送出工程中方案与南方案的路径选择，通过分析评估结果，得出国宏普兰店热电厂220 kV送出工程输电线路路径中方案为最佳选择的结论。