一种风电场集电线路路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种风电场集电线路路径规划方法，包括如下步骤：(1)根据风机点位、变电站位置及送出线路方向进行风机分组，每组风机组成一回集电线路单元；(2)根据风机轮毂高度和叶片长度信息进行风机安全区域绘制，避免线路与风机叶片及其他设备有碰撞；(3)根据分机分组方案和风电场二维图，人工进行路径选择，获得多条备选路径，将本组内的所有风机连接至变电站进线侧；(4)根据备选路径，到现场进行勘察测量，然后进行布线排塔、线路基础设计、绘制施工图。还提供了相应的风电场集电线路路径规划系统，提高了工程设计的精准度，降低了工程成本，提高了设计效率，使得设计工作更加灵活和智能，集电线路受到极端气候条件的影响最低。

A path planning method and system for wind farm power collection line

The invention provides a path planning method for wind electric field gathering line, which includes the following steps: (1) groups of fans according to the point of the fan, the position of the substation and the direction of the transmission line, each group of fans is composed of a single circuit unit, and (2) drawing the safety area of the fan according to the height of the wheel hub and the length of the blade, and avoiding it. There are collisions between the lines and the fan blades and other equipment; (3) according to the sub grouping scheme and the two-dimensional map of the wind farm, the path selection is made artificially, and a number of alternative paths are obtained. All the fans in this group are connected to the side of the substation. (4) according to the alternative route, the reconnaissance survey is entered on the site, and then the wiring towers and lines are carried out. Basic design and drawing of construction drawings. It also provides a path planning system for wind farms, which improves the precision of the engineering design, reduces the cost of the project, improves the design efficiency, makes the design work more flexible and intelligent, and has the lowest influence on the extreme weather conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种风电场集电线路路径规划方法及系统
本专利技术属于风电场工程规划设计的
，特别是涉及一种风电场架空集电线路的路径设计。
技术介绍
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。现有技术中没有对于架空集电线路路径规划的成熟的设计方法，如中国专利申请CN107357965A，通常是设计人员根据经验针对具体项目结合上述设计规则进行多次路径规划的尝试，在有限的时间和成本下选择相对优选的集电线路路径，从而造成风电场集电线路工程设计的精准度低，往往还会由于设计人员经验不足以及对气象资料的分析成都不够造成工程成本增加，在风电场前期方案对比中，风电行业线路设计的人力物力成本和时间消耗较高，风电线路工程的设计效率低，风电工程集电设计不灵活化、智能化低，由于气象等因素造成的危险系数高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种风电场集电线路的路径规划方法及其系统，从而能够提高风电场机电线路工程设计的精准度，降低由于设计人员经验不足造成的工程成本增加，降低人力物力成本和时间消耗，提高风电线路工程的设计效率，使得风电工程集电设计工作更加灵活和智能，并综合气象因素进行路径优化。为此，本专利技术的目的在于提供一种风电场集电线路路径规划方法，该方法包括如下步骤：(1)根据风机点位、变电站位置及送出线路方向进行风机分组，每组风机组成一回集电线路单元；(2)根据风机轮毂高度和叶片长度信息进行风机安全区域绘制，避免线路与风机叶片及其他设备有碰撞；(3)根据分机分组方案和风电场二维图，人工进行路径选择，获得多条备选路径，将本组内的所有风机连接至变电站进线侧；(4)根据备选路径，到现场进行勘察测量，然后进行布线排塔、线路基础设计、绘制施工图。优选的，所述步骤(1)风机分组还可以根据风机的电力和机位布局平均分配。优选的，所述步骤(2)当风机呈线性布置时，靠近升压站附近的部分线路可以采取同塔双回路架设，当风机布置相对分散时，采取两个单回路。优选的，所述步骤(3)的风电场二维图包含模拟化CAD图纸以及数字化CAD图纸，其中所述模拟化CAD图纸包含风机机位、施工道路、主要地物的信息，数字化CAD图纸包括等高线和坐标数据的信息。优选的，所述步骤(4)还包括根据风机机头的叶片扫风面旋转到正好垂直到线路路径时，叶片尖距离地线的距离大于5m时，所选择的为优选路径。优选的，所述步骤(4)包括根据风电场所在地的基本风速、最大风速、最低气温以及雷暴日在多条备选中进行路径优选。本专利技术的目的还在于提供一种风电场集电线路路径规划系统，该系统包括：(1)风机分组系统，用于根据风机点位、变电站位置及送出线路方向进行风机分组，每组风机组成一回集电线路单元；(2)风机安全区域绘制系统，用于根据风机轮毂高度和叶片长度信息进行风机安全区域绘制，避免线路与风机叶片及其他设备有碰撞；(3)集电线路路径选择系统，用于根据分机分组方案和二维图，人工进行路径选择，将本组内的所有风机连接至变电站进线侧；(4)施工图绘制器，用于根据选线路径，到现场进行勘察测量，然后进行布线排塔、线路基础设计、绘制施工图。优选的，所述集电线路路径选择系统还包括风电场二维图显示器，显示风机机位、施工道路、主要地物、等高线和坐标数据信息。优选的，所述施工图绘制器还包括距离探测器，风机机头的叶片扫风面旋转到正好垂直到线路路径时，探测叶片尖距离地线的距离是否大于5m，如果大于5m，则所选择的为最优选线路径。优选的，所述施工图绘制器还包括气象分析仪，根据风电场所在地的基本风速、最大风速、最低气温以及雷暴日在多条备选中进行路径优选。采用本专利技术的风电场集电线路的路径规划方法及其系统，能够提高风电场机电线路工程设计的精准度，降低由于设计人员经验不足造成的工程成本增加，降低人力物力成本和时间消耗，提高风电线路工程的设计效率，使得风电工程集电设计工作更加灵活和智能，集电线路受到极端气候条件的影响最低。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本专利技术的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：附图1为根据本专利技术实施例的风电场集电线路的路径规划方法流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场集电线路路径规划方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据风机点位、变电站位置及送出线路方向进行风机分组，每组风机组成一回集电线路单元；(2)根据风机轮毂高度和叶片长度信息进行风机安全区域绘制，避免线路与风机叶片及其他设备有碰撞；(3)根据分机分组方案和风电场二维图，人工进行路径选择，获得多条备选路径，将本组内的所有风机连接至变电站进线侧；(4)根据备选路径，到现场进行勘察测量，然后进行布线排塔、线路基础设计、绘制施工图。

【技术特征摘要】
1.一种风电场集电线路路径规划方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据风机点位、变电站位置及送出线路方向进行风机分组，每组风机组成一回集电线路单元；(2)根据风机轮毂高度和叶片长度信息进行风机安全区域绘制，避免线路与风机叶片及其他设备有碰撞；(3)根据分机分组方案和风电场二维图，人工进行路径选择，获得多条备选路径，将本组内的所有风机连接至变电站进线侧；(4)根据备选路径，到现场进行勘察测量，然后进行布线排塔、线路基础设计、绘制施工图。2.根据权利要求1所述的一种风电场集电线线路规划方法，其特征在于：所述步骤(1)风机分组还可以根据风机的电力和机位布局平均分配。3.根据权利要求1所述的一种风电场集电线线路规划方法，其特征在于：所述步骤(2)当风机呈线性布置时，靠近升压站附近的部分线路可以采取同塔双回路架设，当风机布置相对分散时，采取两个单回路。4.根据权利要求1所述的一种风电场集电线线路规划方法，其特征在于：所述步骤(3)的风电场二维图包含模拟化CAD图纸以及数字化CAD图纸，其中所述模拟化CAD图纸包含风机机位、施工道路、主要地物的信息，数字化CAD图纸包括等高线和坐标数据的信息。5.根据权利要求1所述的一种风电场集电线线路规划方法，其特征在于：所述步骤(4)还包括根据风机机头的叶片扫风面旋转到正好垂直到线路路径时，叶片尖距离地线的距离大于5m时，所选择的为优选路径。6.根据权利要求1所述的一种风电场集电线线路规划方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛清华，王鸿田，曾浩炜，
申请(专利权)人：北京天润新能投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11