发明内容
本发明解决的问题是针对现有技术在不确定设备位置的情况下无法计算桥架路径的问题。
为解决上述问题,本发明提供一种光伏电站电缆桥架布设方法及装置。
第一方面,本发明提供了一种光伏电站电缆桥架布设方法,包括:
读取光伏电站的方阵中多个适于布置光伏设备的设备位置和至少一个适于布置箱变的箱变位置;
采用自动寻优算法在所有所述设备位置中确定分别与各个所述箱变位置对应的设备优化位置;
将所述方阵划分为多个分区,对于每个所述分区,以所述分区内的各个所述设备优化位置为节点,各个所述节点之间的连线为连接关系,生成所述分区的相邻节点连接结构,根据所述相邻节点连接结构生成所述分区的分区桥架路径;
将各个所述分区的桥架路径相连,获得所述箱变位置下的所述方阵的方阵桥架路径;
根据所有所述箱变位置下的所述方阵桥架路径确定所述方阵的最优桥架路径。
可选地,所述光伏设备包括汇流箱和/或逆变器。
可选地,所述采用自动寻优算法在所有所述设备位置中分别确定与各个所述箱变位置对应的设备优化位置包括:
对于任一所述箱变位置,对所述箱变位置和所有所述设备位置进行组合,获得多个个体,每个所述个体包括所述箱变位置和标定数量的所述设备位置,所有所述个体组成初始群体;
执行个体评价步骤,个体评价步骤包括计算所述初始群体中各个所述个体的路径成本;
根据所述路径成本对所有所述个体进行选择、交叉和变异运算,获得下一代群体;
根据所述下一代群体返回执行所述个体评价步骤,循环迭代多次,获得最终群体;
确定所述最终群体中所述路径成本最低的所述个体为最优个体,所述最优个体包括的所有所述设备位置为与所述箱变位置对应的所述设备优化位置。
可选地,所述将所述方阵划分为多个分区包括:
对于任一所述箱变位置,以穿过所述箱变位置的任一直线所在方向为基准方向,以所述箱变位置为中心,从所述基准方向开始沿同一旋转方向依次旋转多次,每次旋转预设角度,对所述方阵进行划分,获得多个所述分区。
可选地,所述以所述分区内的各个所述设备优化位置为节点,各个所述节点之间的连线为连接关系,生成所述分区的相邻节点连接结构,根据所述相邻节点连接结构生成所述分区的分区桥架路径包括:
以各个所述设备优化位置为节点,对于每个所述节点,分别确定所述节点与其它所述节点之间的距离;
根据所述距离确定所述节点与其它所述节点之间的连接关系,并根据所述节点和所述连接关系生成所述分区的所述相邻节点连接结构;
基于所述相邻节点连接结构,以对应的所述箱变位置为根节点,采用生成树算法生成所述分区的所述分区桥架路径。
可选地,令任一所述节点为指定节点,除所述指定节点以外的节点为待定节点,所述根据所述距离确定所述节点与其它所述节点之间的连接关系包括:
将所述指定节点与各个所述待定节点之间的所述距离分别与预设阈值进行对比,确定小于或等于所述预设阈值的所述距离对应的所述待定节点为连接节点,所述指定节点与所述连接节点相连;
或将所述指定节点与各个所述待定节点之间的所述距离从小到大依次排列,确定所述距离最小的N个所述待定节点为所述连接节点,所述指定节点与所述连接节点相连,其中,N大于或等于1。
可选地,所述将各个所述分区桥架路径相连,获得所述箱变位置对应的所述方阵的方阵桥架路径包括:
将各个所述分区桥架路径的所述根节点相连,获得与所述箱变位置对应的所述方阵桥架路径。
可选地,所述方阵桥架路径与所述箱变位置一一对应,每个所述方阵桥架路径包括多个桥架,所述根据所有所述箱变位置下的所述方阵桥架路径确定所述方阵的最优桥架路径包括:
根据预先确定的各个所述桥架的规格和敷设在所述桥架中的电缆的电缆参数确定各个所述方阵桥架路径的成本;
确定成本最低的所述方阵桥架路径为所述方阵的最优桥架路径。
可选地,所述根据预先确定的各个所述桥架的规格和敷设在所述桥架中的电缆的电缆参数确定各个所述方阵桥架路径的成本之前,包括:
分别确定敷设在各个所述桥架中的电缆的电缆参数和数量;
根据所述电缆的所述数量和所述电缆参数分别确定各个所述桥架的规格。
可选地,所述根据预先确定的各个所述桥架的规格和敷设在所述桥架中的电缆的电缆参数确定各个所述方阵桥架路径的成本包括:
对于任一所述桥架,根据所述桥架内电缆的所述电缆参数和所述桥架的长度计算与各个所述桥架对应的电缆成本,并根据所述桥架的规格和所述桥架的长度计算桥架成本;
根据所述电缆成本和所述桥架成本确定所述桥架的总成本;
对于每个所述方阵桥架路径,根据所述方阵桥架路径中各个所述桥架的总成本确定所述方阵桥架路径的成本。
可选地,所述确定成本最低的所述方阵桥架路径为所述方阵的最优桥架路径之后,还包括:
以所述箱变位置为中心,沿任一旋转方向旋转所述基准方向预设角度,获得旋转后的基准方向;
根据所述旋转后的基准方向返回执行将所述方阵划分为多个分区,经过处理获得所述旋转后的基准方向下所述方阵的最优桥架路径和所述最优桥架路径的总成本;
依次旋转所述基准方向多次,分别获得多个不同的基准方向下的所述最优桥架路径和所述最优桥架路径的总成本;
根据各个所述最优桥架路径的总成本确定所述总成本最低的所述最优桥架路径为所述方阵的最终桥架路径。
第二方面,本发明提供了一种光伏电站电缆桥架布设装置,包括:
获取模块,用于读取光伏电站的方阵中多个适于布置光伏设备的设备位置和至少一个适于布置箱变的箱变位置;
第一处理模块,用于采用自动寻优算法在所有所述设备位置中分别确定与各个所述箱变位置对应的设备优化位置;
第二处理模块,用于将所述方阵划分为多个分区,对于每个所述分区,以所述分区内的各个所述设备优化位置为节点,各个所述节点之间的连线为连接关系,生成所述分区的相邻节点连接结构,根据所述相邻节点连接结构生成所述分区的分区桥架路径;
连接模块,用于将各个所述分区桥架路径相连,获得与所述箱变位置对应的所述方阵的方阵桥架路径;
第三处理模块,用于根据所有所述箱变位置下的所述方阵桥架路径确定所述方阵的最优桥架路径。
第三方面,本发明提供了一种光伏电站电缆桥架布设装置,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储计算机程序;
所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现如上所述的光伏电站电缆桥架布设方法。
第四方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,所述介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如上所述的光伏电站电缆桥架布设方法。
本发明的光伏电站电缆桥架布设方法及装置的有益效果是:获取光伏电站方阵中适于布设光伏设备的设备位置和适于布设箱变的箱变位置,对于每个箱变位置,采用自动寻优算法在所有设备位置中搜索最优解,对于固定的箱变位置,能够在多个可能的位置中迅速确定与该箱变位置对应的设备位置。以箱变位置为中心对方阵进行分区,对于每个分区,分别生成相邻节点连接结构,并根据相邻节点连接结构生成对应分区的分区桥架路径,将整个方阵划分成多个小的分区进行处理,有利于对不同形状的方阵进行处理,适用地形更广。将各个分区桥架路径相连,获得该箱变位置下方阵的方阵桥架路径。分别对每个箱变位置进行处理,就可获得每个箱变位置下的方阵桥架路径,根据方阵的所有方阵桥架路径确定方阵的最优桥架路径。本发明的技术方案中结合可能选择的箱变位置和设备位置生成方阵的最优桥架路径,其中,箱变位置和设备位置均不固定,自动生成方阵的最优桥架路径,能够大幅提高桥架设计的效率。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的一种光伏电站电缆桥架布设方法,包括:
步骤S110,获取光伏电站的方阵中多个适于布置光伏设备的设备位置和至少一个适于布置箱变的箱变位置。
可选地,方阵由光伏电站中所有支架和光伏组件排列组成,可为不同的形状。所述光伏设备包括汇流箱和/或逆变器,令Pi为光伏电站中的第i个方阵,方阵Pi中所有设备位置组成的集合为Pi(H1,H2,…Hn),Hi是方阵Pi中光伏设备的第i个设备位置,方阵Pi中所有箱变位置组成的集合为Pi(Q1,Q2,…Qm),Qi为方阵Pi中箱变的第i个箱变位置。
步骤S120,采用自动寻优算法在所有所述设备位置中分别确定与各个所述箱变位置对应的设备优化位置。
可采用遗传算法等自动寻优算法,对于任一所述箱变位置Qj,对所述箱变位置和所有所述设备位置进行组合,获得多个个体,每个所述个体包括所述箱变位置和标定数量的所述设备位置,所有所述个体组成初始群体。
对于箱变位置Qj,任意选取标定数量的设备位置,将箱变位置Qj与选取的各个设备位置之间的连接关系,对箱变位置Qj与设备位置进行组合,获得多个个体。
执行个体评价步骤,个体评价步骤包括计算所述初始群体中各个所述个体的路径成本。
对于一个个体,根据个体中箱变位置Qj与各个设备位置之间的距离计算该个体的路径成本。
根据所述路径成本对所有所述个体进行选择、交叉和变异运算,获得下一代群体。
其中,选择、交叉和变异运算为现有技术,在此不再赘述。
根据所述下一代群体返回执行所述个体评价步骤,循环迭代多次,获得最终群体;
确定所述最终群体中所述路径成本最低的所述个体为最优个体,所述最优个体包括的所有所述设备位置为与所述箱变位置Qj对应的所述设备优化位置。
具体地,遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化的过程搜索最优解的方法。对每个箱变位置依次进行处理,获得方阵Pi中各个箱变位置对应的设备优化位置,可表示为Pi(Q1(Ha,Hb,…Hn),Q2(Ha,Hb,…Hn),…QJ(Ha,Hb,…Hn))。
步骤S130,将所述方阵划分为多个分区,对于每个所述分区,以所述分区内的各个所述设备优化位置为节点,各个所述节点之间的连线为连接关系,生成所述分区的相邻节点连接结构,根据所述相邻节点连接结构生成所述分区的分区桥架路径。
可选地,执行分区操作,分区操作包括对于任一所述箱变位置Qj,以所述箱变位置Qj为中心划分所述方阵,获得多个分区。
以穿过所述箱变位置Qj的任一直线所在方向为基准方向,以所述箱变位置Qj为中心,从所述基准方向Qj开始沿同一旋转方向依次旋转多次,每次旋转预设角度,对所述方阵进行划分,获得多个所述分区。
假设预设角度为α,则分区的数量
ceil函数表示返回大于或者等于指定表达式的最小整数。
可选地,以所述分区内各个所述设备优化位置为节点,对于每个所述节点,分别确定所述节点与其它所述节点之间的距离。
本可选的实施例中,将一个分区内所有设备优化位置依次排序,确定每两个节点之间的距离,根据确定的所有距离生成邻接矩阵,邻接矩阵A为:
其中,Lij为所述分区内第i个节点与第j个节点之间的距离,1≤i≤n且1≤j≤n,例如:L12为该分区内第一个节点与第二个节点之间的距离,L21为该分区内第二个节点与第一个节点之间的距离,L12=L21。
根据所述距离确定所述节点与其它所述节点之间的连接关系,并根据所述节点和所述连接关系生成所述分区的所述相邻节点连接结构。
本可选的实施例中,将方阵划分为多个分区分别进行处理,能够降低方阵的形状对生成方阵桥架路径的影响,适用范围广。
可选地,令任一所述节点为指定节点,除所述指定节点以外的节点为待定节点,连接关系包括指定节点与哪些节点相邻。
将所述指定节点与各个所述待定节点之间的所述距离分别与预设阈值进行对比,确定小于或等于所述预设阈值的所述距离对应的所述待定节点为所述指定节点的连接节点,所述指定节点与所述连接节点相连;
或将所述指定节点与各个所述待定节点之间的所述距离从小到大依次排列,确定所述距离最小的N个所述待定节点为所述连接节点,所述指定节点与所述连接节点相连,其中,N大于或等于1。
基于所述相邻节点连接结构,以所述箱变位置为根节点,采用生成树算法生成所述分区的分区桥架路径。
生成树算法指若连通图的一个子图是一颗包含连通图所有节点的树,则该子图是连通图的生成树,基于已知的连接结构采用生成树算法生成树是现有技术,在此不再赘述。除了生成树算法以外,还可通过排列组合、递归穷举和递归遍历等方法生成树结构,该树结构就是对应分区的分区桥架路径。
步骤S140,将各个所述分区桥架路径相连,获得与所述箱变位置Qj对应的所述方阵的方阵桥架路径。
可选地,将各个所述分区桥架路径的所述根节点相连,获得与所述箱变位置Qj对应的所述方阵桥架路径;
步骤S150,根据所有所述箱变位置下的所述方阵桥架路径确定所述方阵的最优桥架路径。
本实施例中,获取光伏电站方阵中适于布设光伏设备的设备位置和适于布设箱变的箱变位置,对于每个箱变位置,采用自动寻优算法在所有设备位置中搜索最优解,对于固定的箱变位置,能够在多个可能的位置中迅速确定与该箱变位置对应的设备位置。以箱变位置为中心对方阵进行分区,对于每个分区,分别生成相邻节点连接结构,并根据相邻节点连接结构生成对应分区的分区桥架路径,将整个方阵划分成多个小的分区进行处理,有利于对不同形状的方阵进行处理,适用地形更广。将各个分区桥架路径相连,获得该箱变位置下方阵的方阵桥架路径。分别对每个箱变位置进行处理,就可获得每个箱变位置下的方阵桥架路径,根据方阵的所有方阵桥架路径确定方阵的最优桥架路径。本发明的技术方案中结合可能选择的箱变位置和设备位置生成方阵的最优桥架路径,其中,箱变位置和设备位置均不固定,自动生成方阵的最优桥架路径,能够大幅提高桥架设计的效率。
可选地,如图2所示,所述方阵桥架路径与所述箱变位置一一对应,令每个所述方阵桥架路径包括多个桥架,所述根据所有所述箱变位置下的所述方阵桥架路径确定所述方阵的最优桥架路径包括:
分别确定敷设在各个所述桥架中的电缆的所述电缆参数和数量,电缆参数包括电缆外径,对于任一桥架,确定确定桥架内同一电缆外径的电缆数量,根据电缆外径和电缆数量计算电缆的横截面积,横截面积可用Sd表示:
其中,N为电缆的型号数量,同一型号的电缆外径相同,ni为任一型号的电缆,di为型号为ni的电缆的数量。
根据所述电缆的所述数量和所述电缆参数分别确定各个所述桥架的规格。
可选地,桥架的规格可包括横截面积,横截面积的高度和宽度,桥架的横截面积可用S表示:
其中,φ为预先确定的桥架内的填充量,η预先确定的桥架内的余量。桥架横截面积的高度H要满足H>max(d1,d2…dn),桥架横截面积要大于或等于S,在同时满足上述的两个条件下,确定最小的横截面积宽度W。
根据预先确定的各个所述桥架的规格和敷设在所述桥架中的电缆的电缆参数确定各个所述方阵桥架路径的成本。
可选地,对于任一所述桥架,桥架为方阵桥架路径中两个节点之间的连线,桥架的长度为对应的两个节点之间的距离,根据所述桥架内电缆的所述电缆参数和所述桥架的长度计算与各个所述桥架对应的电缆成本,并根据所述桥架的规格和所述桥架的长度计算桥架成本;
根据所述电缆成本和所述桥架成本确定所述桥架的总成本;
对于每个所述方阵桥架路径,根据所述方阵桥架路径中各个所述桥架的总成本确定所述方阵桥架路径的成本。
计算箱变位置Q
j对应的方阵桥架路径的成本,令C
L(j)为箱变位置Q
j对应的电缆成本,C
W(j)为箱变位置Q
j对应的桥架价格,最低成本
确定成本最低的所述方阵桥架路径为基准方向下所述方阵的最优桥架路径。
本可选的实施例中,桥架设计过程中,不仅能够生成桥架路径,还能确定各个桥架路径中桥架的规格,有利于工作人员的后续设计工作,能够大幅提高桥架设计效率。
可选地,所述确定成本最低的所述方阵桥架路径为所述方阵的最优桥架路径之后,还包括:
对于各个所述箱变位置,以所述箱变位置为中心,沿任一旋转方向旋转所述基准方向预设角度,获得旋转后的基准方向;
根据所述旋转后的基准方向返回执行分区操作,经过处理获得所述旋转后的基准方向下所述方阵的最优桥架路径和所述最优桥架路径的总成本;
依次旋转所述基准方向多次,获得多个不同的所述基准方向对应的所述最优桥架路径和所述最优桥架路径的总成本;
根据各个所述最优桥架路径的总成本确定所述总成本最低的所述最优桥架路径为所述方阵的最终桥架路径。
本可选的实施例中,在确定各个箱变位置下的方阵桥架路径之后,首先计算同一基准方向、不同箱变位置下各个方阵桥架路径下所需的总成本,选择总成本最低的方阵桥架路径为该基准方向下的最优桥架路径。然后旋转基准方向多次,获得不同基准方向下的最优桥架路径,以及各个最优桥架路径对应的总成本,在所有总成本中寻优,选择总成本最低的最优桥架路径为最终桥架路径。本发明的技术方案能够在箱变位置和设备位置均不固定的情况下,结合成本确定方阵的最终桥架路径,节省计算成本的时间,能够大幅提高桥架设计的效率。
如图3至图5所示,图中不规则的轮廓线为方阵的轮廓,带箭头的直线所在方向为基准方向,基准方向穿过的节点为箱变位置,与箱变位置依次连接的线段为该方阵的方阵桥架路径,桥架树结构上除根节点以外的节点为设备位置。由图可知,本发明的技术方案能够针对不同形状的方阵进行处理,生成各个方阵的最终桥架路径。
如图6所示,本发明实施例提供过的一种光伏电站电缆桥架布设装置,包括:
获取模块,用于读取光伏电站的方阵中多个适于布置光伏设备的设备位置和至少一个适于布置箱变的箱变位置;
第一处理模块,用于采用自动寻优算法在所有所述设备位置中分别确定与各个所述箱变位置对应的设备优化位置;
第二处理模块,用于将所述方阵划分为多个分区,对于每个所述分区,以所述分区内的各个所述设备优化位置为节点,各个所述节点之间的连线为连接关系,生成所述分区的相邻节点连接结构,根据所述相邻节点连接结构生成所述分区的分区桥架路径;
连接模块,用于将各个所述分区桥架路径相连,获得与所述箱变位置对应的所述方阵的方阵桥架路径;
第三处理模块,用于根据所有所述箱变位置下的所述方阵桥架路径确定所述方阵的最优桥架路径。
本发明另一实施例提供的一种光伏电站电缆桥架布设装置包括存储器和处理器;所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于当执行所述计算机程序时,实现如上所述的光伏电站电缆桥架布设方法。该装置包括计算机或处理器等。
本发明再一实施例提供的一种计算机可读存储介质,所述介质上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如上所述的光伏电站电缆桥架布设方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。在本申请中,所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本发明公开披露如上,但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。