基于多階模糊綜合評價的220 kV輸電線路設(shè)計

呂相宇，王存旭

（沈陽工程學(xué)院 a.研究生部；b.自動化學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

近年來，對線路設(shè)計的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性在客觀上隨著裝機容量的飛速增長以及輸電線路距離的增長提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。但是，輸電線路整體設(shè)計內(nèi)容所涉及到的難點包括測量精度、機械設(shè)計、氣象因素以及電氣計算等問題，如果不對長期存在于電力系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃中的問題進(jìn)行妥善處理，必將造成不可估算的后果。本文將根據(jù)模糊控制評價體系對普蘭店國宏熱電廠220 kV輸電線路工程進(jìn)行輸電線路選擇，對當(dāng)前階段我國220 kV輸電線路送出工程項目設(shè)計、施工規(guī)劃的完善具有一定的理論及實踐意義。

1 構(gòu)建模糊綜合評價模型

1.1 單因素的模糊綜合評價模型

所以，整體評判結(jié)果可以看作v上模糊集，記為

式中，bj為V中第j種評語在評判整體V中所占重要程度。若是存在從U到V的模糊關(guān)系R=(rij)m×n，則模糊變換TR可利用R求得，其求解過程如下：

1）確定元素集：U={ }u1,u2,L,um；

4）R為U到V的模糊關(guān)系矩陣

最后，實行綜合判定。因此，一個模糊綜合評判的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型可根據(jù)( )U,R,V構(gòu)成。

1.2 多階的模糊綜合評判模型

在對復(fù)雜事物進(jìn)行判斷時，通常涉及很多元素，并且每個元素都需被給予一個權(quán)重。因此，會存在以下不可避免的問題【1】：

1）由于過于繁多的權(quán)數(shù)需要被分配，通常難以對權(quán)數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分配。

2）一般各權(quán)數(shù)具有歸一性的性質(zhì)，權(quán)數(shù)值與相應(yīng)的權(quán)數(shù)成反比關(guān)系。因此，無法正確表達(dá)各個元素在綜合評判目標(biāo)中的重要程度，得到的結(jié)果無法體現(xiàn)其正確意義。

多階模糊綜合評判模型可實現(xiàn)和解決上述問題。

首先，根據(jù)條件把主元素U={x1,x2,L,xm}分成s類，則ui=( )

ui1,ui2,L,uim，i=1,2,L,s且滿足以下條件：

再次，逐一把每個元素集ui根據(jù)條件做出評判，根據(jù)條件設(shè)評語集中各個元素相對于V的權(quán)重分配是A=( )ai1,ai2,L,aim。若單元素評判矩陣為Ri，則可求出評判向量：Bi=

作為任意ui的某一屬性，可以按照重要性給它們進(jìn)行權(quán)重分配。

因此，二級綜合評判向量可根據(jù)A=(a1,a2,...,as)求出：

再對B實施歸一化處理，使

最后，從底層到方案層獲得的計算結(jié)果要從底層到頂層逐一進(jìn)行綜合評估，直到完成頂層（目標(biāo)層）的綜合評估。用一個元素判斷事物是相對簡單的，但現(xiàn)實生活中的事物往往不是由一個元素決定的，而且有多個元素對它們有不同程度的影響。對于這種情況，為了避免評估結(jié)果的片面性，有必要對每個元素進(jìn)行綜合考慮，并得出實際的評估結(jié)果【2】。

2 工程概況

本工程位于遼寧省大連市普蘭店區(qū)境內(nèi)，線路電壓等級為220 kV，單回路段線路長度2×7.5 km，兩條單回路并行架設(shè)，導(dǎo)線采用2×JL/G1A-630/45鋼芯鋁絞線，單回路段地線一根為24芯OPGW，另一根為JLB40-150鋁包鋼絞線，雙回路段地線兩根均為24芯OPGW。國宏普蘭店熱電廠位于普蘭店區(qū)長店堡街道，出線位置為電廠東南側(cè)向南出線，如圖1所示。

圖1 國宏普蘭店熱電廠出線位置

3 線路路徑方案

3.1 改造線路方案概述

由于普蘭店站220 kV出線（向南）出口線路密集，已無足夠空間接入本次的兩回200 kV擴建間隔出線，本工程尚需對局部幾條220 kV及66 kV線路進(jìn)行局部遷改，其中包括單回220 kV蘭岔線改造1.0 km，雙回220 kV橋普甲乙線改造0.8 km、66 kV普柳左右線改造0.9 km。

熱電廠送出線路接入220 kV普蘭店變電站西側(cè)擴建兩個間隔，受限于普蘭店變電站出口已有線路出線影響，需改造220 kV橋普甲乙線0.6 km、220 kV蘭岔線0.7 km、66 kV普柳左右線0.7 km。同時此段熱電廠送出線路需采用同塔雙回路約1 km。

因為金錢制度的結(jié)果，弄得人類境遇不濟(jì)，又因為須傳種的緣故，不得不有家族制，又漸漸的進(jìn)到國家制度，作為保障，這種無謂的保障，不但無益，還是有害。家族底制度，統(tǒng)是首領(lǐng)制，或包頭制；這種制度，名為擁護(hù)人類，其實統(tǒng)以經(jīng)濟(jì)的眼光，去對待人類罷了。家人因為家主是養(yǎng)活我們的，便予以無上的威權(quán)；家主因為家人是他養(yǎng)活的，所以就看輕他。家主既有無上的威權(quán)，當(dāng)然就要負(fù)保養(yǎng)家人完全的責(zé)任；家人也就自卑自棄的墮落他的本能，作非人生的事；如子弟不事生產(chǎn)，家居作樂，于是濫事消費，繁滋生殖，不但弱小人種，還要墮落本能，代代相傳，哪有不窮？這是最明確的證據(jù)，余的還有，也說不完。

3.2 路徑選擇原則

1）按照電力系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃的具體要求，從線路的長度、施工地形、地理地貌、地質(zhì)地況、水文氣象、冰區(qū)覆蓋程度、交通便潔、樹木分布、礦產(chǎn)開采、障礙設(shè)施，并對建設(shè)、運營和地方政府的意見和其他因素等多方面考慮，以及進(jìn)行多種方案的參考比較，使路徑規(guī)劃最大程度上滿足其安全性、經(jīng)濟(jì)性。

2）規(guī)避軍事駐地、城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村、大型工礦現(xiàn)場以及重要通信設(shè)施基建，減少線路設(shè)計對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。

3）盡可能避開各種礦產(chǎn)采空區(qū)、礦區(qū)、規(guī)劃采礦區(qū)、危險地形和不良地質(zhì)剖面，盡量避免樹木茂密的覆蓋區(qū)域，占用較少的林地。

4）盡可能靠近已經(jīng)建成的國建公路、省建公路、高速公路以及鄉(xiāng)村道路，提升線路交通條件。

5）充分考慮地形、地貌，避免大檔距間距、高度差過大、相鄰檔距相差過大、水網(wǎng)差異和地質(zhì)條件差的路段，努力避開嚴(yán)重結(jié)冰區(qū)。

6）在路徑選擇時，應(yīng)時刻體現(xiàn)以人為本的意識和保護(hù)環(huán)境的思想。充分利用省市分界地區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界，盡量縮減對基本農(nóng)田的損壞，避免大面積民房拆遷。

7）為了減少施工過程中的電力故障損失并提高運行安全性，有必要減少已鋪設(shè)的輸電線路，特別是交叉的高壓輸電線路。

8）全面協(xié)調(diào)該線路與現(xiàn)有、在建或?qū)⒔ǔ傻妮旊娋€路、公路、鐵路等沿線設(shè)施之間的矛盾。

3.3 路徑選擇方案概述

本工程輸電線路電壓等級為220 kV，采用2條并行的220 kV線路架設(shè)。線路起自國宏普蘭店熱電廠（長店堡廠址），途徑普蘭店石巖溝、染房溝、連家溝、西北溝、菜園子，訖于礦洞村北部220 kV普蘭店變電站。本工程線路可研階段分北、中、南3個路徑方案，北方案線路全長約2×7 km，中、南兩個路徑方案線路全長約2×7.5 km。

1）北方案線路

北方案新建兩條220 kV單回路線路，從國宏普蘭店熱電廠2×350 MW機組出線，跨過規(guī)劃大外環(huán)后，利用66 kV岔普甲乙線路徑與之兩塔四回路架設(shè)，架設(shè)長度約為2.0 km，之后左轉(zhuǎn)跨過普蘭店采石場鐵路專用線，右轉(zhuǎn)繞過個人承包礦后，不再利用66 kV岔普甲乙線路徑，拆分成兩個單回路之后左轉(zhuǎn)鉆過500 kV核南線，并在核南線北側(cè)與之平行走線，在西北溝南側(cè)左轉(zhuǎn)，之后在220 kV蘭岔線北側(cè)與之平行走線，直至接入220 kV普蘭店變電站。由于普蘭店變電站出口路徑受限，變電站出口段線路需采用同塔雙回路，并且需將普蘭店變電站出口220 kV橋普甲乙線、220 kV蘭岔線和66 kV普柳左右線進(jìn)行改造。北方案新建線路長度約2×7 km。

2）中方案線路

中方案新建2條220 kV單回路線路，從國宏普蘭店熱電廠2×350 MW機組出線，跨過規(guī)劃大外環(huán)后，在南側(cè)山區(qū)走線，左轉(zhuǎn)繞過普蘭店采石場后左轉(zhuǎn)，在連家溝西側(cè)鉆過500 kV核南線后右轉(zhuǎn)，之后路徑與北方案路徑一致。中方案新建線路長度約2×7.5 km。

3）南方案線路

南方案新建2條220 kV單回路線路，從國宏普蘭店熱電廠2×350 MW機組出線，跨過規(guī)劃大外環(huán)后，在南側(cè)山區(qū)走線，左轉(zhuǎn)繞過普蘭店采石場后，繼續(xù)向東，避讓王家溝西側(cè)采石場，左轉(zhuǎn)鉆過500 kV核南線后，在菜園子村北側(cè)右轉(zhuǎn)，平行220 kV蘭岔線走線，之后路徑與北方案路徑一致。南方案新建線路長度約2×7.5 km。

北方案與其他兩方案進(jìn)行綜合比較，雖然路徑長度最短，但需對熱電廠出口66 kV線路進(jìn)行改造并與之同塔并架，其成本過于昂貴，故舍棄北方案。

4 線路路徑方案選擇

4.1 輸電線路路徑綜合評價

對中方和南方兩種路徑規(guī)劃進(jìn)行綜合評價，選擇模糊綜合層次分析法數(shù)學(xué)模型來全面評估路徑中方案和南方案。其中，兩種方案的綜合得分由確定的權(quán)重和模糊綜合評價方法計算得出，指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重的確定由層次分析法得出。

4.2 確定評價元素集

根據(jù)綜合評價體系建立一個三級的評價元素集，如表1所示。

表1 指標(biāo)評價元素集

4.3 確定指標(biāo)體系權(quán)重集

由于每類元素的影響幅度會因綜合評價的影響產(chǎn)生較大的程度變化，為了體現(xiàn)出評價要素的重要性，從而要將一定的權(quán)重賦予所有評價要素。為了體現(xiàn)出評價結(jié)果的客觀性，重要元素會被賦予較大權(quán)重值，較小的元素會被賦予較小元素值。設(shè)A=(a1,a2,a3,a4)為一級評價元素集的權(quán)重向量，且為二級評價元素集的權(quán)重向量，二級評價元素集所包含的元素數(shù)目為m，aij(i=1,2,3,4;j=1,2,…,m)，需滿足aij≥0，且設(shè)Aij=(aij1,aij2,…,aijm)為三級評價元素集的權(quán)重向量，其中n是三級評價元素集里元素的數(shù)目，i=1,2,3,4;j=1,2,…,m;z=1,2,…,n，且需滿足aijz≥ 0。

4.4 獲取模糊矩陣

根據(jù)各家單位所提供的三級指標(biāo)進(jìn)行計算與分析，選出國宏普蘭店熱電廠最佳的輸電線路規(guī)劃方案，并將各個模糊評價矩陣歸一化計算，結(jié)果如下：

4.5 計算權(quán)重向量

1）求解各個二級指標(biāo)三家單位對比的權(quán)重向量

2）求解一級指標(biāo)三家單位對比的權(quán)重向量

根據(jù)上述一級指標(biāo)公式求出的權(quán)重向量結(jié)果可知，發(fā)電廠送出工程輸電線路南方案的權(quán)重大小為0.324，中方案的權(quán)重大小為0.676。因此，可得出該電廠220 kV輸電線路的最終建設(shè)方案為中方案。

5 結(jié)論

依托普蘭店國宏熱電廠220 kV送出工程實例，所做的主要工作和取得成果如下：

1）詳細(xì)介紹和分析了研究的背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了送出工程輸電線路的概念以及選擇的原理和方法。

2）闡述了國宏熱電廠220 kV送出工程的基本概況，通過實地考察從線路長度、地形地址、線路交叉跨越情況幾個角度對某電廠220 kV送出工程的南方案與中方案進(jìn)行對比分析，得出中方案更適合作為該電廠220 kV送出工程的輸電線路路徑。

3）基于模糊控制理論構(gòu)建指標(biāo)體系和評價方法，綜合評估國宏普蘭店熱電廠220 kV送出工程中方案與南方案的路徑選擇，通過分析評估結(jié)果，得出國宏普蘭店熱電廠220 kV送出工程輸電線路路徑中方案為最佳選擇的結(jié)論。