李顯鑫 ，崔章順，王 輝，馬存石

(1.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100052；2.北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120；3.河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，石家莊 050031；4.甘肅省電力設(shè)計(jì)院，蘭州 730050)

1 概述

隨著我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)與土地資源和環(huán)境保護(hù)的矛盾也日益突出，為盡可能少占通道資源，特高壓輸電線路工程多采取平行架設(shè)、共用走廊的優(yōu)化方案。但如何控制其電磁環(huán)境，在確保安全可靠的前提下，減少走廊寬度與拆遷，降低工程投資，是工程建設(shè)面臨的新課題。

目前傳統(tǒng)的輸電線路工程通道優(yōu)化工作以1∶50000地形圖為主要依據(jù)，一般地形圖較為陳舊，這樣的通道優(yōu)化方案難以做到經(jīng)濟(jì)合理。本文以河西走廊多回特高壓直流線路規(guī)劃為例，以數(shù)字地球?yàn)檩d體，集成專題數(shù)據(jù)和線路工程綜合信息，實(shí)現(xiàn)輸電線路工程通道的三維全景可視化表達(dá)，進(jìn)行同走廊內(nèi)多回線路的布置，輔助路徑方案比選；同時(shí)為通道規(guī)劃設(shè)計(jì)提供一種全新、高效的工作手段，從而可降低輸變電工程建設(shè)過(guò)程中民事協(xié)調(diào)難度，為建設(shè)后期遺留問(wèn)題解決提供依據(jù)，有助于提高電網(wǎng)建設(shè)水平，對(duì)實(shí)現(xiàn)精益化管理具有重要意義。

2 河西走廊通道概況

河西走廊地形狹長(zhǎng)，分布有甘肅省多個(gè)重要城市，如嘉峪關(guān)、酒泉、張掖、金昌、武威等。建設(shè)中的哈密南－鄭州±800kV特高壓直流輸電線路以及規(guī)劃中的酒泉－湖南±800kV、哈密北－重慶±800kV、準(zhǔn)東－成都±1100kV三條特高壓直流輸電線路均通過(guò)河西走廊，且并行距離長(zhǎng)。走廊通道內(nèi)，規(guī)劃區(qū)、軍事設(shè)施、地震地磁臺(tái)、輸油輸氣管道分布較多，走廊通道緊張，且障礙物協(xié)調(diào)搬遷難度很大，有必要對(duì)對(duì)走廊通道內(nèi)的各線路及其塔位布置方式進(jìn)行研究和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

從河西走廊段的總體路徑布置看，建設(shè)中的直流線路走廊基本位于河西走廊的北側(cè)，大體在與內(nèi)蒙交界附近走線。線路避開(kāi)了重要的城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)和廠礦建設(shè)區(qū)，但在局部地區(qū)，仍對(duì)當(dāng)?shù)匾恍┟穹?、設(shè)施等產(chǎn)生一定影響，尤其是多回直流線路平行通過(guò)地區(qū)，多回線路占用的寬闊走廊以及多回直流線路疊加產(chǎn)生的各類電物理效應(yīng)，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境有一定影響。

3 通道優(yōu)化平臺(tái)應(yīng)用

建立平臺(tái)并進(jìn)行通道優(yōu)化的思路是：以平臺(tái)化的理念、信息化的手段，建立基于三維全景技術(shù)的通道資源優(yōu)化平臺(tái)(圖1)，整合遙感數(shù)據(jù)、工程信息、交叉跨越、冰區(qū)、污穢區(qū)，以及影響線路走向的其它障礙物和敏感點(diǎn)信息，通過(guò)直觀再現(xiàn)這些信息，對(duì)房屋、樹(shù)木以及規(guī)劃區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、機(jī)場(chǎng)等自然和人文等要素進(jìn)行合理的避讓，規(guī)劃可能的通道方案；通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行不同方案的優(yōu)化和比選，減少房屋拆遷、林木砍伐，避讓工礦設(shè)施，少占耕地，避免不確定因素的干擾等，為后續(xù)工程建設(shè)利用提供支撐和保障。

圖1 通道優(yōu)化平臺(tái)

在二維場(chǎng)景規(guī)劃基礎(chǔ)上，利用平臺(tái)提供的“所見(jiàn)即所得”的三維展示模式，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景中通道布置的直觀模擬。輸電線路設(shè)計(jì)人員可通過(guò)三維漫游對(duì)通道內(nèi)地貌地物進(jìn)行多角度觀察、分析地形與桿塔模型和導(dǎo)線的關(guān)系，直觀的判斷設(shè)計(jì)路線是否合理，以便及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)線路做出調(diào)整。

該平臺(tái)具備如下功能：

(1)通道方案選擇。用戶結(jié)合各種二維矢量圖形及高清衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)或航片，初步選擇線路可能的多種方案。

(2)平斷面掃描。用戶在指定某方案首尾桿塔位置后，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)自動(dòng)提取該線路的平斷面圖。

(3)桿塔排位。在輸入桿塔設(shè)計(jì)參數(shù)后，借助自動(dòng)優(yōu)化排位工具，從桿塔位置可行性、經(jīng)濟(jì)性等方面實(shí)現(xiàn)桿塔排位的自動(dòng)優(yōu)化。

(4)統(tǒng)計(jì)分析。路徑方案確定后，獲得不同方案的交叉跨越、桿塔數(shù)量等信息，方便用戶進(jìn)行多方案的比選，使設(shè)計(jì)更具有可行性、經(jīng)濟(jì)性。主要的統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)有線路長(zhǎng)度、桿塔數(shù)量、平均耐張段長(zhǎng)度、總鋼材使用量、交叉跨越信息、線路在給定走廊寬度內(nèi)的房屋拆遷面積、跨越林區(qū)的長(zhǎng)度，以及經(jīng)過(guò)不同地形、不同污穢區(qū)域的線路長(zhǎng)度及比例，線路最低、最高海拔等。

(5)三維展示。該平臺(tái)除具備常規(guī)二維的通道布置設(shè)計(jì)功能外，還具備三維展示與空間分析功能。三維展示功能，能夠?qū)崿F(xiàn)線路全域?yàn)g覽。三維空間分析功能彌補(bǔ)二維空間分析對(duì)于分析結(jié)果無(wú)法直觀形象表達(dá)的先天缺點(diǎn)，能讓用戶更加清晰的了解分析結(jié)果，更加方便的輔助用戶進(jìn)行決策。

4 通道優(yōu)化與三維模擬

圖3 通道二維平面布置模擬

借助通道優(yōu)化平臺(tái)，利用高分遙感影像、基礎(chǔ)地理信息和各類工程障礙物信息，可以很直觀地發(fā)現(xiàn)線路走廊通道內(nèi)存在的問(wèn)題并加以分析和總結(jié)。通過(guò)分類和標(biāo)注，梳理障礙物與路徑位置關(guān)系(包括距離及是否跨越等)，以確定可行的方案。特別是在擁擠地段，通過(guò)三維電磁影響分析和三維施工模擬更好地輔助設(shè)計(jì)單位進(jìn)行路徑方案選擇和優(yōu)化，提出合理的路徑方案及建議。

根據(jù)已有的哈鄭線終勘數(shù)據(jù)，在優(yōu)化平臺(tái)上繪制酒泉－湖南、哈密北－重慶、準(zhǔn)東－成都三條特高壓直流輸電線路，進(jìn)行多條特高壓并行通道布置的二維和三維模擬，見(jiàn)圖3、圖4。

圖4 通道三維布置模擬

5 通道清理工程量統(tǒng)計(jì)

綜合考慮電磁環(huán)境、擁擠走廊的施工情況，結(jié)合各種塔型排列形成的線路通道(圖5、圖6)，統(tǒng)計(jì)最優(yōu)布置方案下通道的工程清理圖。

圖5 F型塔統(tǒng)計(jì)范圍(168m通道)

圖6 非F型塔統(tǒng)計(jì)范圍(240m通道)

如圖可知，河西走廊內(nèi)多回特高壓直流線路并行時(shí)，采用單側(cè)掛線的F型塔布置時(shí)所需走廊間距最小，因此在走廊緊張的地帶，建議用“廊間型塔。尤其是兩回路均使用塔”。塔，可以大大降低走廊寬度。推薦F塔段采用面對(duì)背同向的F塔布置方式，在常規(guī)塔和F塔配合采用情況下，優(yōu)先采用F塔面對(duì)普通塔，其余F塔面對(duì)背同向的布置方式。根據(jù)走廊情況確定統(tǒng)計(jì)范圍，并統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)有影響房屋的面積，從而比較方案的優(yōu)劣。下表1是河西走廊內(nèi)四條特高壓平行走線時(shí)不同走廊寬度范圍內(nèi)有影響房屋的面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 四條特高壓平行走線不同布置方案下的跨房面積

6 結(jié)語(yǔ)

本文研究了河西走廊內(nèi)四條直流特高壓線路同走廊走線問(wèn)題，探索了基于三維全景技術(shù)輔助通道布置模擬和資源優(yōu)化的工作模式，創(chuàng)新輸變電工程通道資源優(yōu)化利用的手段，為指導(dǎo)輸變電工程通道規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)支撐和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。特別是對(duì)走廊狹窄地段和房屋密集區(qū)，利用三維全景技術(shù)對(duì)通道內(nèi)多種要素進(jìn)行全方位的現(xiàn)狀分析，優(yōu)化輸電線路方位，能夠進(jìn)一步節(jié)約走廊通道，保證在建、擬建線路的最優(yōu)布置，為后續(xù)建設(shè)提供可靠的基礎(chǔ)資料。

[1]梁正平．電網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新、發(fā)展與應(yīng)用[J]．電力建設(shè)，2007．28(1)．

[2]錢(qián)衛(wèi)兵，等．應(yīng)用高分辨率衛(wèi)片三維選線平臺(tái)進(jìn)行規(guī)劃選線[J]．電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2008，(4)．

[3]葛旭波，等．?dāng)?shù)字遙感技術(shù)在特高壓工程前期選線工作中的應(yīng)用[J]．中國(guó)電力，2010，43(2)．

[4]任培祥，等．三維全景智能電網(wǎng)支撐平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2009，(4)．

[5]李鑫，等．三維全景智能電網(wǎng)支撐平臺(tái)在電網(wǎng)信息化過(guò)程中的應(yīng)用[J]．電力技術(shù)，2010，19(4)．

[6]范光甫，等．三維數(shù)字化電網(wǎng)解決方案[J]．電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2005，(1)．

[7]陳功，等．遙感與GIS技術(shù)在城市高壓電網(wǎng)規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]．2007，(2)．