CN111313406A - 一种集电线路的确定方法、装置及电站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集电线路的确定方法、装置及电站，该集电线路的确定方法包括：获取箱变的位置信息和升压站的位置信息；确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数；根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格；根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本；获得对应成本最低的集电线路的组合。本发明实施例提供的集电线路的确定方法、装置及电站，能够降低集电线路的成本，并提升集电线路确定的效率。

Description

一种集电线路的确定方法、装置及电站
技术领域
本发明实施例涉及集电线路技术，尤其涉及一种集电线路的确定方法、装置及电站。
背景技术
在光伏电站以及风力电站等电站中，变压器通过集电线路与升压站连接，在升压站选址完成之后，会首先确定好集电线路的条数，从而确定哪几个箱变接入同一集电线路，而且接入同一集电线路的箱变需要确定连接的顺序，以使集电线路的成本较低。因此，如何确定集电线路是非常重要的工作。
目前，现有的集电线路的确定方法在确定好集电线路的条数后，一般依靠人工经验值确定接入同一集电线路的箱变和箱变的连接顺序，所确定的集电线路的路径不一定为最优路径，影响集电线路确定的准确性。
发明内容
本发明提供一种集电线路的确定方法、装置及电站，以降低集电线路的成本，并提升集电线路确定的效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种集电线路的确定方法，包括：
获取箱变的位置信息和升压站的位置信息；
确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数；
根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格；
根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本；
获得对应成本最低的集电线路的组合。
可选的，根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本，包括：
根据箱变的位置信息，确定各段电缆连接的相邻箱变的距离；
根据电缆载流量和电缆横截面积，获得对应的电缆单米价格；
根据相邻箱变的距离和电缆单米价格，确定每一集电线路的成本。
可选的，获得对应成本最低的集电线路的组合，包括：
根据各集电线路的成本，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数；
基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合；其中，对应成本最低的集电线路的组合包括每一集电线路所接入的箱变顺序。
可选的，根据各集电线路的成本，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数，包括：
根据Li,j和箱变输出侧电流，确定集电线路m上的相邻箱变之间线路t的电流Im,t和线路t的长度Lm,t；其中，Li,j表示箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；
根据Im,t确定集电线路m上的线路t可采用电缆的横截面积φm,t以及φm,t对应的电缆的单米价格pm,t；
基于
Figure BDA0002397642250000021
确定集电线路m的成本Pm；其中，T表示集电线路m共有T段线路；
基于
Figure BDA0002397642250000031
确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数f(φm,t,Lm,t)；其中，M表示集电线路的总条数。
可选的，获取箱变的位置信息之后，还包括：
当箱变所在的电站无避让区域时，获取箱变的位置分布和对应的平面坐标；
根据平面坐标并基于Li,j＝|Xi-Xj|+|Yi-Yj|，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；其中，Xi和Yi分别表示箱变i的横坐标和纵坐标，Xj和Yj分别表示箱变j的横坐标和纵坐标。
可选的，获取箱变的位置信息之后，还包括：
当箱变所在的电站有避让区域时，获取避让区域的上端点ku、下端点kd、左端点kl和右端点kr的坐标；
若箱变i和箱变j位于避让区域的左右两侧，则基于Li,j＝Li,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li，j＝Li，ku+Lku，kr+Lkr，j或Li，j＝Li，kd+Lkd，kr+Lkr,jj，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；
若箱变i和箱变j位于避让区域的上下两侧，则基于Li,j＝Li，kl+Lkl，j、Li，j＝Li，kr+Lkr，j、Li，j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd，j、Li，j＝Li，ku+Lku,kr+Lkr，j或Li，j＝Li，kd+Lkd，kr+Lkr，jj，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li，j。
可选的，基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合，包括：
将模拟退火算法中的温度的初值设为T0，以生成集电线路的一个接线方案；其中，接线方案中包括f(φm，t，Lm，t)的一个初始解Xi，T0大于温度的预设最低阈值；
根据生成的接线方案对每一集电线路中的箱变连接顺序按照代价进行从小到大的排序，得到每一集电线路中的各个箱变的连接顺序；其中，代价为Mi，j，Mi，j＝Li，j*pi，j，pi,j表示箱变i和箱变j之间线路所需电缆的成本；
根据每一集电线路中的各个箱变的连接顺序，对初始解Xi进行扰动，以生成一个新解Xj；
根据初始解Xi和新解Xj分别对应的目标函数的函数值f(Xi)和f(Xj)，计算得到差值Δf＝f(Xi)-f(Xj)；
根据差值Δf的大小确定当前解，以得到当前解对应的函数值；
在温度的阈值范围内进行多次扰动，直到温度达到预设最低阈值，以在得到的多个函数值中确定最低成本对应的函数值和相应的解；其中，最低成本对应的集电线路的组合可根据最低成本对应的函数值和相应的解得到。
可选的，确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数，包括：
基于M＝ceil[N/K]，计算得到集电线路的总条数M；其中，ceil[]为向上取整函数，N表示总箱变数，K表示集电线路可接入的最大箱变数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种集电线路的确定装置，包括：
获取模块，获取模块用于获取箱变的位置信息和升压站的位置信息；
线路条数确定模块，线路条数确定模块用于确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数；
电缆规格确定模块，电缆规格确定模块用于根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格；
线路成本确定模块，线路成本确定模块用于根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本；
线路组合确定模块，线路组合确定模块用于获得对应成本最低的集电线路的组合。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电站，该电站包括箱变和升压站，还包括控制器，控制器与箱变以及升压站电连接，箱变通过集电线路与升压站电连接，如第二方面所述的集电线路的确定装置集成在控制器中。
本发明实施例提供了一种集电线路的确定方法、装置及电站，通过获取箱变的位置信息和升压站的位置信息，确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数，并根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格，从而根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本，获得对应成本最低的集电线路的组合。本发明实施例提供的集电线路的确定方法、装置及电站，可根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，优选出对应成本最低的集电线路的组合，可有效降低集电线路的成本，并提升集电线路确定的效率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种集电线路的确定方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种集电线路的确定方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种集电线路的确定方法的流程图；
图4是本发明实施例三提供的一种箱变所在位置的结构示意图；
图5是对图3中步骤370进行细化的方法流程图；
图6是本发明实施例四提供的一种箱变所在位置的坐标图；
图7是本发明实施例四提供的一种箱变连接顺序的示意图；
图8是本发明实施例五提供的一种集电线路的确定装置的结构框图；
图9是本发明实施例六提供的一种电站的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种集电线路的确定方法的流程图，本实施例可适用于光伏电站和风力电站等电站中，具体包括如下步骤：
步骤110、获取箱变的位置信息和升压站的位置信息。
其中，箱变的位置信息包括根据箱变所在位置获得的箱变的坐标信息，升压站的位置信息包括根据升压站所在位置获得的升压站的坐标信息，如光伏电站中有多个箱变，可根据箱变的位置和升压站的位置生成平面坐标系，每个箱变和升压站在平面坐标系中均对应有一个坐标点，从而可根据坐标点获得箱变和升压站的横纵坐标以及各个箱变之间的水平距离和垂直距离。
步骤120、确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数。
具体的，根据箱变的数量、升压站的数量以及每一集电线路可接入的最大箱变数确定集电线路的条数，如有50个箱变和1个升压站且每一集电线路可接入的最大箱变数是7，则可以用箱变总数除以每一集电线路可接入的最大箱变数并向上取整，即确定所需的集电线路条数是8条，为保证集电线路上的箱变数量尽可能相同，例如可以6条集电线路中每条接入6个箱变，其余2条集电线路中每条接入7个箱变。
步骤130、根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格。
其中，电缆的规格包括电缆的载流量和电缆的横截面积，箱变的输出侧电流可根据箱变的容量和电压得到，根据箱变的输出侧电流可得到集电线路上各段线路所需电缆的载流量，可通过查询电缆横截面积和电缆载流量关系表确定电缆横截面积，并且不同的电缆横截面积对应有各自的单米电缆价格，从而可获得每一集电线路上各段电缆的单米价格。
步骤140、根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本。
具体的，根据箱变的位置信息可确定相邻箱变之间的距离，从而根据相邻箱变间的距离和各段电缆的规格(包括各段电缆的单米价格)确定各段电缆所需的成本，并根据各段电缆所需的成本、集电线路的总条数和升压站的位置信息，确定每一集电线路的成本，可得到所需集电线路的总成本。
步骤150、获得对应成本最低的集电线路的组合。
具体的，各箱变的连接顺序不同可能会使得到的各集电线路的成本是不同的，根据各集电线路的成本，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数，可基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合，即可得到对应成本最低的各箱变的连接顺序。
本实施例提供的集电线路的确定方法，根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本，从而获得对应成本最低的集电线路的组合。相比现有的在确定集电线路的总条数后，靠人工经验值确定集电线路的组合，本实施例可根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，优选出对应成本最低的集电线路的组合，可有效降低集电线路的成本，并提升集电线路确定的效率。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种集电线路的确定方法的流程图，本实施例可建立在上述实施例的基础之上，参考图2，该确定方法具体包括如下步骤：
步骤210、获取箱变的位置信息和升压站的位置信息。
步骤220、确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数。
步骤230、根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格。
具体的，箱变的输出侧电流可根据箱变的容量除以箱变的输出侧电压得到，如箱变i的输出侧通过电缆连接到箱变j，则箱变i和箱变j之间的线路上的电流是箱变i的输出侧电流和箱变i所在的集电线路中该段线路之前的各段线路上的电流之和，首先可计算出该集电线路中第一段线路上的电流，第一段线路上的电流即第一个接入该集电线路的箱变的输出侧电流，以此得到各段线路上的电流，即可得到各段线路对应的电缆载流量，电缆载流量对应有电缆横截面积，以此确定每一集电线路上各段电缆的规格。
步骤240、根据箱变的位置信息，确定各段电缆连接的相邻箱变的距离。
具体的，可根据箱变的位置信息生成平面坐标系，获得箱变的坐标信息，并通过箱变的坐标信息确定相邻箱变的距离。如箱变i和箱变j为通过电缆连接的相邻箱变，则通过获得的箱变i和箱变j的坐标点即可确定箱变i和箱变j之间的距离。
步骤250、根据电缆载流量和电缆横截面积，获得对应的电缆单米价格。
其中，电缆载流量和电缆横截面积对应有电缆单米价格，通过查询电缆规格和电缆单米价格关系表即可获得对应的电缆单米价格。
步骤260、根据相邻箱变的距离和电缆单米价格，确定每一集电线路的成本。
具体的，每一集电线路上各段电缆的成本为该段电缆连接的相邻箱变的距离和各段电缆对应的电缆单米价格的乘积，将各段电缆的成本求和即可得到每一集电线路的成本。
步骤270、获得对应成本最低的集电线路的组合。
其中，集电线路的组合包括每一集电线路所接入的箱变顺序，如在第一条集电线路中，箱变1与箱变2连接，箱变2与箱变3连接，箱变3与箱变4连接，箱变4与箱变5连接，最终该集电线路上的各个箱变通过箱变5连接到升压站，若箱变2与箱变1变换接入的顺序或箱变3与箱变4变换接入的顺序以及调整多个箱变接入的顺序都可能使得集电线路的成本不同。在一条集电线路接入的箱变对应的所有接入顺序中，每种接入顺序对应有各自确定的集电线路的成本，可根据集电线路接入箱变的箱变顺序，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数，基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，得到对应成本最低的集电线路的组合，即确定对应成本最低的每一集电线路所接入的箱变顺序。
本实施例提供的集电线路的确定方法，根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格，并根据箱变的位置和电缆的规格，确定每一集电线路的成本，从而获得对应成本最低的集电线路的组合。相比现有的在确定集电线路的总条数后，靠人工经验值确定集电线路的组合，本实施例可根据相邻箱变的距离和电缆单米价格，优选出对应成本最低的集电线路的组合，可有效降低集电线路的成本，并提升集电线路确定的效率。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种集电线路的确定方法的流程图，本实施例可建立在实施例一的基础之上，参考图3，该确定方法具体包括如下步骤：
步骤310、获取箱变的位置信息和升压站的位置信息。
步骤320、确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数。
具体的，基于M＝ceil[N/K]，可计算得到集电线路的总条数M，ceil[]为向上取整函数，N表示总箱变数，K表示集电线路可接入的最大箱变数。如总箱变数为30，集电线路可接入的最大箱变数为7，则集电线路的总条数M为5。
步骤330、根据Li,j和箱变输出侧电流，确定集电线路m上的相邻箱变之间线路t的电流Im,t和线路t的长度Lm,t。
其中，Li,j表示箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j。当箱变所在的电站无避让区域时，获取箱变的位置分布和对应的平面坐标，根据平面坐标并基于Li,j＝|Xi-Xj|+|Yi-Yj|，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j，Xi和Yi分别表示箱变i的横坐标和纵坐标，Xj和Yj分别表示箱变j的横坐标和纵坐标。图4是本发明实施例三提供的一种箱变所在位置的结构示意图，当箱变所在的电站有避让区域时，获取避让区域的上端点ku、下端点kd、左端点kl和右端点kr的坐标，若箱变i和箱变j位于避让区域的左右两侧如图4(a)所示，则基于Li,j＝Li,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,ku+Lku,kr+Lkr,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,kr+Lkr,j，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j，当箱变i和箱变j位于避让区域的左右两侧且Xkl<Xi以及Xj<Xkr时，需要在计算箱变i和箱变j的曼哈顿距离时增加kl和kr两个点，箱变i和箱变j的路径有：i→(kl、ku)→j；i→(kl、kd)→j；i→(ku、kr)→j；i→(kd、kr)→j；根据Li,j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,ku+Lku,kr+Lkr,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,kr+Lkr,j计算以上路径对应的箱变i和箱变j的曼哈顿距离，将各式中计算得到的最小值作为箱变i和箱变j的曼哈顿距离；若箱变i和箱变j位于所述避让区域的左右两侧且Xkl>Xi或Xj>Xkr时，则根据Li,j＝Li,ku+Lku,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,j计算箱变i和箱变j的曼哈顿距离；若箱变i和箱变j位于避让区域的上下两侧如图4(b)所示，则基于Li,j＝Li,kl+Lkl,j、Li,j＝Li,kr+Lkr,j、Li,j＝
Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,ku+Lku,kr+Lkr,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,kr+Lkr,j，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j，即Li,j为箱变i和箱变j之间线路的长度，则线路t的长度Lm,t为线路t的两端所接箱变的曼哈顿距离。
具体的，箱变的输出侧电流为箱变的容量除以箱变的输出侧电压得到的值，若接入集电线路的第一个箱变和第二个箱变之间线路上的电缆为第一段电缆，则第一段电缆的载流量需不小于第一个箱变输出侧电流，若接入集电线路的第二个箱变和第三个箱变之间线路上的电缆为第二段电缆，则第二段电缆的载流量需不小于第一个箱变输出侧电流与第二个箱变输出侧电流之和，以此确定各段电缆的载流量，从而确定每一集电线路上各段电缆的规格。如第m条集电线路t段上的电流Im,t＝Qm,1/Um,1+Qm,2/Um,2+…+Qm,t/Um,t，Qm,t和Um,t分别为接入第m条集电线路的第t个箱变的容量和输出侧电压。
步骤340、根据Im,t确定集电线路m上的线路t可采用电缆的横截面积φm,t以及φm,t对应的电缆的单米价格pm,t。
具体的，若集电线路m共有T段线路，则根据计算得到的Im,t确定各段电缆的电缆载流量为{Im,1,Im,2,…,Im,T}，通过查询电缆横截面积和电缆载流量关系表，获得该集电线路上各段电缆的横截面积为{φm,1,φm,2,…φm,T}以及对应的单米电缆价格为{pm,1,pm,2,…pm,T}。
步骤350、基于
Figure BDA0002397642250000121
确定集电线路m的成本Pm。
其中，T表示集电线路m共有T段线路，各段电缆的单米电缆价格与各自的长度乘积为各段电缆的所需价格，各段电缆价格之和为集电线路m的成本Pm。
步骤360、基于
Figure BDA0002397642250000122
确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数f(φm,t,Lm,t)。
其中，M表示集电线路的总条数，各条集电线路的成本之和即为整个集电线路所需的总成本，以此得到整个集电线路所需的成本对应的目标函数。
步骤370、基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合。
其中，对应成本最低的集电线路的组合包括每一集电线路所接入的箱变顺序，图5是对图3中步骤370进行细化的方法流程图，如图5所示，基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合，包括：
步骤371、将模拟退火算法中的温度的初值设为T0，以生成集电线路的一个接线方案。
其中，接线方案中包括f(φm,t,Lm,t)的一个初始解Xi，T0大于温度的预设最低阈值，对温度设定一个具体的初值，从而可生成一个对应的接线方案。温度的预设最低阈值可以是1℃，T0可以是120℃，预设最低阈值和温度的初值可根据实际情况设定，在此不做具体限定。
步骤372、根据生成的接线方案对每一集电线路中的箱变连接顺序按照代价进行从小到大的排序，得到每一集电线路中的各个箱变的连接顺序。
其中，代价为Mi,j，Mi,j＝Li,j*pi,j，pi,j表示箱变i和箱变j之间线路所需电缆的成本，Li,j为箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离，如第一条集电线路中接入箱变1到箱变7共7个箱变，计算得到的代价从小到大的顺序为M1,2、M2,3、M3,4、M4,5、M5,6、M6,7，则第一条集电线路中箱变的连接顺序为箱变1到箱变7依次连接，该集电线路上的箱变最终通过箱变7接入升压站。
步骤373、根据每一集电线路中的各个箱变的连接顺序，对初始解Xi进行扰动，以生成一个新解Xj。
示例性地，可在根据初始解Xi得到的各个箱变的连接顺序中，调整某两个箱变的连接顺序对初始解Xi进行扰动，如根据初始解Xi得到的各个箱变的连接顺序为箱变1到箱变7依次连接，则可调整箱变1和箱变2的连接顺序对初始解Xi进行扰动，也可调整其它箱变的连接顺序以及多个箱变的连接顺序，在此不做限定。
步骤374、根据初始解Xi和新解Xj分别对应的目标函数的函数值f(Xi)和f(Xj)，计算得到差值Δf＝f(Xi)-f(Xj)。
具体的，将初始解Xi和新解Xj分别带入目标函数f(φm,t,Lm,t)，可得到对应的函数值f(Xi)和f(Xj)，并将函数值f(Xi)和f(Xj)作差即可得到差值Δf。
步骤375、根据差值Δf的大小确定当前解，以得到当前解对应的函数值。
具体的，当Δf<0时，将新解Xj作为当前解，当Δf>0时，将新解Xj按与Δf相关的概率作为当前解，从而根据当前解计算得到对应的函数值。
步骤376、在温度的阈值范围内进行多次扰动，直到温度达到预设最低阈值，以在得到的多个函数值中确定最低成本对应的函数值和相应的解。
其中，最低成本对应的集电线路的组合可根据最低成本对应的函数值和相应的解得到，在进行多次扰动直到温度达到预设最低阈值后，在不同解得到的函数值中最小函数值即为最低成本对应的函数值，该函数值对应的集电线路的组合即为最低成本对应的集电线路的组合，即得到最低成本对应的每一集电线路中的各个箱变的连接顺序。
本实施例提供的集电线路的确定方法，根据箱变的位置和箱变输出侧电流确定集电线路上各段电缆的成本，从而确定各集电线路的成本以及整个集电线路所需的成本对应的目标函数，并基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合，即可优选出对应成本最低的集电线路的组合，能够降低集电线路的成本，提升集电线路确定的效率。
实施例四
本实施例提供了一种集电线路的确定方法，以格尔木某100MW光伏电站为例，该确定方法具体包括如下步骤：
步骤一、提取各个箱变的位置，并读取各个箱变的坐标信息。
具体的，图6是本发明实施例四提供的一种箱变所在位置的坐标图，在该光伏电站中，电流经光伏组件、汇流箱和逆变器汇流后接入35台箱变，该光伏电站有5条集电线路，并且每条集电线路由7个箱变组成，箱变通过集电线路与升压站连接。可提取CAD设计图中各个箱变的位置和升压站的位置，并将位置信息转换成坐标信息，从而可获取各个箱变之间的水平和垂直距离，并获取集电线路的避让区域。
步骤二、将温度初值设为120，随机生成一个光伏电站系统的集电线路接线方案，并得到相应的目标函数
Figure BDA0002397642250000151
其中，温度初值为模拟退火算法中的温度的初值，将温度的初值设为120，先在初值120时随机生成一个集电线路接线方案，并根据Im,t确定集电线路m上的线路t可采用电缆的横截面积φm,t以及φm,t对应的电缆的单米价格pm,t，从而根据集电线路m上的线路t的长度Lm,t和pm,t得到Pm，若集电线路m共有T段线路，则
Figure BDA0002397642250000152
以基于Pm得到整个集电线路所需的成本对应的目标函数f(φm,t,Lm,t)。
步骤三、将温度初值乘以温度衰减系数。
其中，温度衰减系数可取0.99。
步骤四、根据生成的集电线路接线方案，对各条集电线路中的箱变连接按照代价值进行从小到大排序。
其中，代价值为Mi,j，Mi,j＝Li,j*pi,j，pi,j表示箱变i和箱变j之间线路所需电缆的成本，Li,j为箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离。箱变连接的截止点为升压站位置点，最终所有的集电线路都汇集至升压站处。
步骤五、将各条集电线路中的各个箱变和升压站都作为一个独立的树。
其中，一条集电线路上7个箱变点，升压站为1个站点，即7个箱变点和1个升压站的站点可看成由8颗树组成的森林。
步骤六、在每一集电线路中按照代价值从小到大选择树的边。
其中，所选择的边连接了两个箱变点，如箱变i和箱变j，将两棵树用边连接合并成一棵树。
步骤七、重复步骤六，直到每一集电线路中的所有箱变点都在一颗树内或者有n-1条边为止。
其中，n为一条集电线路的箱变点数，如一条集电线路上7个箱变点，则需每一集电线路中的所有箱变点都在6条边内。
步骤八、对当前解Xi进行扰动，产生一个新解Xj，计算目标函数在新解Xj下的函数值f(Xj)。
具体的，将初始解Xi和新解Xj分别带入目标函数f(φm,t,Lm,t)，可得到对应的函数值f(Xi)和f(Xj)。
步骤九、计算差值Δf。
具体的，差值Δf＝f(Xi)-f(Xj)，将函数值f(Xi)和f(Xj)作差即可得到差值Δf。若Δf<0，则将新解Xj作为当前解，若Δf>0，将新解Xj按概率
Figure BDA0002397642250000161
被接受，若新解Xj被接受即表示新解为当前解。
步骤十、在一个设定的温度值时重复10000次的扰动和接受过程即重复步骤四至九。
示例性地，如当前解得到的在第一条集电线路中的各个箱变的连接顺序为箱变1到箱变7依次连接，则可调整箱变1和箱变2的连接顺序以及其它箱变的连接顺序重复扰动。
步骤十一、判断温度值是否达到1℃，若是则结束，若否则转到步骤三继续执行。
具体的，图7是本发明实施例四提供的一种箱变连接顺序的示意图，基于上述集电线路的优化算法，可得到最优接线方式即对应成本最低的接线方式如图7所示，其中1～35为箱变点，36为并网点即升压站的站点，5条集电线路中的每条集电线路均接入7个箱变，并且每条集电线路按照对应成本最低的连接顺序接入7个箱变。
本实施例提供的集电线路的确定方法，基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合，即可优选出对应成本最低的集电线路的组合，能够效降低集电线路的成本，并提升集电线路确定的效率。
实施例五
图8是本发明实施例五提供的一种集电线路的确定装置的结构框图，该确定装置包括：获取模块410、线路条数确定模块420、电缆规格确定模块430、线路成本确定模块440和线路组合确定模块450；其中，
获取模块410用于获取箱变的位置信息和升压站的位置信息；线路条数确定模块用于确定箱变和升压站之间的集电线路的总条数；电缆规格确定模块用于根据箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格；线路成本确定模块用于根据箱变的位置信息、升压站的位置信息、集电线路的总条数和各段电缆的规格，确定各集电线路的成本；线路组合确定模块用于获得对应成本最低的集电线路的组合。
在上述实施例的基础上，线路成本确定模块440可包括箱变距离确定单元、电缆单米价格获取单元和线路成本确定单元，箱变距离确定单元用于根据箱变的位置信息，确定各段电缆连接的相邻箱变的距离；电缆单米价格获取单元用于根据电缆载流量和电缆横截面积，获得对应的电缆单米价格；线路成本确定单元用于根据相邻箱变的距离和电缆单米价格，确定每一集电线路的成本。
在一种实施方式中，线路组合确定模块450包括目标函数确定单元和线路组合确定单元，目标函数确定单元用于根据各集电线路的成本，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数；线路组合确定单元用于基于模拟退火算法和最小生成树算法对目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合；其中，对应成本最低的集电线路的组合包括每一集电线路所接入的箱变顺序。
优选的，目标函数确定单元包括线路长度确定子单元、电缆规格确定子单元、线路成本确定子单元和目标函数确定子单元，线路长度确定子单元用于根据Li,j和箱变输出侧电流，确定集电线路m上的相邻箱变之间线路t的电流Im,t和线路t的长度Lm,t；其中，Li,j表示箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；电缆规格确定子单元用于根据Im,t确定集电线路m上的线路t可采用电缆的横截面积φm,t以及φm,t对应的电缆的单米价格pm,t；线路成本确定子单元用于基于
Figure BDA0002397642250000181
确定集电线路m的成本Pm；其中，T表示集电线路m共有T段线路；目标函数确定子单元用于基于
Figure BDA0002397642250000182
确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数f(φm,t,Lm,t)；其中，M表示集电线路的总条数。
在一种实施方式中，该确定装置还包括坐标获取模块和距离计算模块，坐标获取模块用于当箱变所在的电站无避让区域时，获取箱变的位置分布和对应的平面坐标；距离计算模块用于根据平面坐标并基于Li,j＝|Xi-Xj|+|Yi-Yj|，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；其中，Xi和Yi分别表示箱变i的横坐标和纵坐标，Xj和Yj分别表示箱变j的横坐标和纵坐标。
坐标获取模块还用于当箱变所在的电站有避让区域时，获取避让区域的上端点ku、下端点kd、左端点kl和右端点kr的坐标；距离计算模块还用于若箱变i和箱变j位于避让区域的左右两侧，则基于Li,j＝Li,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,ku+Lku,kr+Lkr,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,kr+Lkr,j，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；若箱变i和箱变j位于避让区域的上下两侧，则基于Li，j＝Li，kl+Lkl，j或Li，j＝Li，kr+Lkr,j，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li，j。
优选的，上述线路组合确定单元包括接线方案生成子单元、箱变连接顺序获取子单元、新解生成子单元、差值计算子单元、函数值获取子单元和线路组合确定子单元；接线方案生成子单元用于将模拟退火算法中的温度的初值设为T0，以生成集电线路的一个接线方案；其中，接线方案中包括f(φm，t，Lm，t)的一个初始解Xi，T0大于温度的预设最低阈值；箱变连接顺序获取子单元用于根据生成的接线方案对每一集电线路中的箱变连接顺序按照代价进行从小到大的排序，得到每一集电线路中的各个箱变的连接顺序；其中，代价为Mi，j，Mi，j＝Li，j*pi，j，pi，j表示箱变i和箱变j之间线路所需电缆的成本；新解生成子单元用于根据每一集电线路中的各个箱变的连接顺序，对初始解Xi进行扰动，以生成一个新解Xj；差值计算子单元用于根据初始解Xi和新解Xj分别对应的目标函数的函数值f(Xi)和f(Xj)，计算得到差值Δf＝f(Xi)-f(Xj)；函数值获取子单元用于根据差值Δf的大小确定当前解，以得到当前解对应的函数值；线路组合确定子单元用于在温度的阈值范围内进行多次扰动，直到温度达到预设最低阈值，以在得到的多个函数值中确定最低成本对应的函数值和相应的解；其中，最低成本对应的集电线路的组合可根据最低成本对应的函数值和相应的解得到。
在一种实施方式中，线路条数确定模块420包括线路条数确定单元，线路条数确定单元用于基于M＝ceil[N/K]，计算得到集电线路的总条数M；其中，ceil[]为向上取整函数，N表示总箱变数，K表示集电线路可接入的最大箱变数。
本实施例提供的集电线路的确定装置，具备集电线路的确定方法相应的有益效果。
实施例六
图9是本发明实施例六提供的一种电站的结构框图，该电站包括箱变10和升压站20，还包括控制器30，控制器30与箱变10以及升压站20电连接，箱变10通过集电线路与升压站20电连接，如上述任意实施例所述的集电线路的确定装置集成在控制器30中。
其中，该电站可以是光伏电站，也可以是风力电站等采用集电线路的电站，在此不做具体限定。
本实施例提供的电站，具备集电线路的确定方法相应的有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种集电线路的确定方法，其特征在于，包括：
获取箱变的位置信息和升压站的位置信息；
确定所述箱变和所述升压站之间的集电线路的总条数；
根据所述箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格；
根据所述箱变的位置信息、所述升压站的位置信息、所述集电线路的总条数和所述各段电缆的规格，确定各集电线路的成本；
获得对应成本最低的集电线路的组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述箱变的位置信息、所述升压站的位置信息、所述集电线路的总条数和所述各段电缆的规格，确定各集电线路的成本，包括：
根据所述箱变的位置信息，确定各段电缆连接的相邻箱变的距离；
根据所述电缆载流量和所述电缆横截面积，获得对应的电缆单米价格；
根据所述相邻箱变的距离和所述电缆单米价格，确定每一集电线路的成本。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得对应成本最低的集电线路的组合，包括：
根据所述各集电线路的成本，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数；
基于模拟退火算法和最小生成树算法对所述目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合；其中，所述对应成本最低的集电线路的组合包括每一集电线路所接入的箱变顺序。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述各集电线路的成本，确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数，包括：
根据Li,j和箱变输出侧电流，确定集电线路m上的相邻箱变之间线路t的电流Im,t和线路t的长度Lm，t；其中，Li，j表示箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li，j；
根据Im，t确定集电线路m上的线路t可采用电缆的横截面积φm，t以及φm，t对应的电缆的单米价格pm，t；
基于
Figure FDA0002397642240000021
确定集电线路m的成本Pm；其中，T表示集电线路m共有T段线路；
基于
Figure FDA0002397642240000022
确定整个集电线路所需的成本对应的目标函数f(φm，t,Lm，t)；其中，M表示集电线路的总条数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取箱变的位置信息之后，还包括：
当所述箱变所在的电站无避让区域时，获取所述箱变的位置分布和对应的平面坐标；
根据所述平面坐标并基于Li,j＝|Xi-Xj|+|Yi-Yj|，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；其中，Xi和Yi分别表示箱变i的横坐标和纵坐标，Xj和Yj分别表示箱变j的横坐标和纵坐标。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取箱变的位置信息之后，还包括：
当所述箱变所在的电站有避让区域时，获取所述避让区域的上端点ku、下端点kd、左端点kl和右端点kr的坐标；
若箱变i和箱变j位于所述避让区域的左右两侧，则基于Li,j＝Li,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,ku+Lku,kr+Lkr,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,kr+Lkr,jj，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j；
若箱变i和箱变j位于所述避让区域的上下两侧，则基于Li,j＝Li,kl+Lkl,j、Li,j＝Li,kr+Lkr,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,ku+Lku,j、Li,j＝Li,kl+Lkl,kd+Lkd,j、Li,j＝Li,ku+Lku,kr+Lkr,j或Li,j＝Li,kd+Lkd,kr+Lkr,jj，计算得到箱变i和箱变j之间的曼哈顿距离Li,j。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于模拟退火算法和最小生成树算法对所述目标函数进行优化，以得到对应成本最低的集电线路的组合，包括：
将模拟退火算法中的温度的初值设为T0，以生成集电线路的一个接线方案；其中，所述接线方案中包括f(φm,t,Lm,t)的一个初始解Xi，T0大于所述温度的预设最低阈值；
根据生成的接线方案对每一集电线路中的箱变连接顺序按照代价进行从小到大的排序，得到所述每一集电线路中的各个箱变的连接顺序；其中，所述代价为Mi,j，Mi,j＝Li,j*pi,j，pi,j表示箱变i和箱变j之间线路所需电缆的成本；
根据所述每一集电线路中的各个箱变的连接顺序，对所述初始解Xi进行扰动，以生成一个新解Xj；
根据所述初始解Xi和所述新解Xj分别对应的所述目标函数的函数值f(Xi)和f(Xj)，计算得到差值Δf＝f(Xi)-f(Xj)；
根据所述差值Δf的大小确定当前解，以得到所述当前解对应的函数值；
在所述温度的阈值范围内进行多次扰动，直到所述温度达到所述预设最低阈值，以在得到的多个函数值中确定最低成本对应的函数值和相应的解；其中，所述最低成本对应的集电线路的组合可根据所述最低成本对应的函数值和相应的解得到。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述箱变和所述升压站之间的集电线路的总条数，包括：
基于M＝ceil[N/K]，计算得到集电线路的总条数M；其中，ceil[]为向上取整函数，N表示所述总箱变数，K表示所述集电线路可接入的最大箱变数。
9.一种集电线路的确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取箱变的位置信息和升压站的位置信息；
线路条数确定模块，所述线路条数确定模块用于确定所述箱变和所述升压站之间的集电线路的总条数；
电缆规格确定模块，所述电缆规格确定模块用于根据所述箱变的输出侧电流，确定每一集电线路上各段电缆的规格；
线路成本确定模块，所述线路成本确定模块用于根据所述箱变的位置信息、所述升压站的位置信息、所述集电线路的总条数和所述各段电缆的规格，确定各集电线路的成本；
线路组合确定模块，所述线路组合确定模块用于获得对应成本最低的集电线路的组合。
10.一种电站，其特征在于，所述电站包括箱变和升压站，还包括控制器，所述控制器与所述箱变以及所述升压站电连接，所述箱变通过集电线路与所述升压站电连接，如权利要求9所述的集电线路的确定装置集成在所述控制器中。
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