[发明专利]一种基于风机智能分组的风电场集电线路三维路径规划方法及系统

说明书

本发明提供一种基于风机智能分组的风电场集电线路三维路径规划方法，包括：(1)将风机进行智能分组，限制其单回容量，使集电线路、送出线路之间不交叉，所带风机台数尽量均匀；(2)设计综合成本函数和限制因子；(3)执行寻径算法，以升压站为终点，每回集电线路最远机位点为起点，以Dijkstra算法位基础，(4)按照路径最短、避免交叉、转角度数不超过90度的原则和改进的寻径算法，确定分支线路径和T接塔位；(5)迭代运算，对生成路径进行方案比选；(6)按照分组及路径，结合三维地形因素，自动调整塔位至平坦区域，减少施工成本，调整线路以避让限制区域，生成最终线路路径。还提供了相应的路径规划系统。

技术领域

本发明属于风电场工程规划设计的技术领域，特别是涉及一种基于风机智能分组的风电场架空集电线路的路径设计。

背景技术

风能发电作为可再生能源中最具有经济开发价值的清洁能源，风资源的开发利用是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。风能既是绿色环保的可再生能源，同时也是目前技术成熟的，可作为产业开发的可持续发展的重要能源，大规模发展风力发电是解决我国能源和电力短缺的最现实的战略选择。

风电场工程规划设计主要包括风机选址选型、变电站设计(含选址)、场内道路设计、风机基础设计、场内集电线路设计。风电场工程主体为分散于各处，相互之间保持一定间距的风电机组，由于一般风机发电机的出口端电压为690v，属于低压电源，为减少场内联接线路的线路损耗，经升压后，由场内的高压联络线路统一送至升压站，需建设的高压联络线路按风电场工程的定义成为场内集电线路，风机点位和变电站位置确定后通过集电线路将风机所发电能输送至变电站，以实现与电网的连接。

根据风电场的装机容量，需要确定风电场的主界限形式。根据风机特点，目前更多的采用一机一变的单元接线，即在每台风机边设置一台满足风机单机容量输出的箱式变压器。同时，为了提高整个风电场的安全可靠运行，以50MW风电场装机容量规模为例，3-4回左右的主接线方式较为适宜。在既有风机的控制保护又有箱变的保护配置下可以达到风电机组的安全运行要求，而且通过合杆方式可以节约一定的集点线路工程量。

风电场内的集电线路方式可以采取架空线路方式，还可以采取电缆敷设方式。而根据电力市场的现状，一般电力电缆线路的投资远远高于架空线路，高倍数级的投资。因此，除了个别地区风电场由于土地资源和环境因素制约场内只可以采取直埋敷设电缆外，大部分的风电场有雨地处偏远地区，人烟稀少，同时对环境影响较小的前提下，较多的形式是场内集电线路采用架空线路的方式。而架空集电线路作为风电场设计的一部分，路径的选择对线路整体设计质量至关重要，路径选择的正确与否将直接影响到集电线路是否安全、经济、合理。

风电场集电线路路径选取一般应遵循以下几点：

1、容量限制。目前风电场单回35kV线路所带机组总容量一般不超过30MW，单回10kV线路容量一般不超过10MW。

2、路径选择尽量短。线路路径短，工程造价就低，施工维护量就少，线路中电能损耗也少，这也就意味着路径要尽可能的选择直线，避免曲折迂回，因此较理想的线路路径是一条直线。但由于风机分布以及各种障碍物的影响实际上所选择的路径往往是由许多转角点联成的折线，因此在选择线路路径时，应根据线路走直线的原则尽量避免转角或少转角尤其是要避免度数大的转角使线路达到最短。

3、避开限制区域。风电场内线路路径要避开风电机组、送出线路以及易燃易爆、村庄、保护区等需要避让的区域。

4、避免线路间交叉跨越。风电场集电线路分支线较多，路径选择时尽量避免分支间、分支与主干线间的交叉跨越，增加施工及运检难度，分支线与主干线连接时，一般采用T接方式。

5、线路路径转角点外角角度不超过90度。