基于动态规划的杆塔优化排位系统的设计与实现

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随着国家电力行业的不断发展,各级电压等级的输电线路建设已经成为电网建设过程中的重要支柱。其中超高压和特高压的输电线路工程建设更是关乎国家经济建设发展的命脉。由此可见,架空输电线路在电网建设中的作用是至关重要的,而输电线路工程中最为重要的又在于输电线路选择和杆塔定位选择。但是目前对于输电线路路径规划和杆塔排位的研究文献还相对较少,市面上线路规划软件和排位软件在可视化和设计成果上不够完整,功能也较为单一,在选线排位操作时无法同步交互,功能的分离化导致工程设计效率比较低,对于杆塔计算的精度也不够准确,使得选线排位结果在可行性上会受到一定影响,急需研发一套能够解决上述问题的系统软件。本文基于上述问题讨论研究,将路径规划与杆塔排位集成,运用排位结果验证线路选择并通过三维视图反映选线建塔模型的手段,来辅助设计人员实现输电线路的电气设计和结构设计工作。本文首先针对当前输电线路软件的设计开发情况,根据工程实际设计需求,进行杆塔排位优化系统的功能性和非功能性的需求分析。然后依据分析结果为平台系统进行架构设计和业务逻辑设计,对系统功能模块进行概要设计。在合理的架构下开发软件具体功能,对于路径优化选线模块、杆塔优化排位模块、电气设计模块(包括电气全功能校核、电气成果输出)、结构设计模块(包括铁塔基础设计、结构成果输出)和数据库模块进行了详细设计。在选线方法上,由于在整个输电线路设计过程中必须依靠杆塔支撑才能输送电能,而规划出的线路路径也唯有经过杆塔排位验证才能确定选线方案的可行性,因此需要将基于成本表面的路径规划方法和杆塔排位相结合来进行输电线路上的电力选线工作。本文在路规划时采用了A*算法对线路路径进行选线优化;在杆塔排位时采用了动态规划进行排位优化。系统通过杆塔排位结果验证选线路径的正确性,提出了将路径规划过程结合杆塔排位过程进行迭代处理的选线方法。本文在需求分析、概要设计、详细设计的基础上,基于C++开发语言,应用界面开发框架QT,二次开发CAD的Teigha库和三维建模视图渲染的Open Scene Graph(Osg)框架对软件系统进行开发设计。通过测试表明,系统已经实现了电气设计、结构设计、选线排位等一系列功能,在杆塔校核计算精度和选线排位效率及可靠性上都有所提高,在选线效率上平均提高了30%,达到了提升设计人员工作效率的目的。
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