[发明专利]海上风电场集电系统避障路径优化方法和系统

摘要

本发明涉及一种海上风电场集电系统避障路径优化方法和系统，所述方法包括：获取海上风电场集电系统拓扑设计中的障碍区域，利用GIS技术对障碍区域进行图层化处理；对GIS处理后的障碍区域进行几何化处理，获取障碍区域的最小面积矩形包围盒；确定障碍区路径优化的起点和终点，并根据所述起点和终点确定路径区域范围；根据所述路径区域范围和最小面积矩形包围盒获取含有障碍区的路径可视图；利用最佳路径算法在所述路径可视图上寻找避开障碍物的最优路径，并完成海上风电场集电系统的拓扑设计。本发明充分考虑到海上风电场建设过程中障碍区的影响，减少了寻找最优路径的工作量大，提高了寻找结果的准确性。

主权项

1.一种海上风电场集电系统避障路径优化方法，其特征在于，包括：获取海上风电场集电系统拓扑设计中的障碍区域，利用GIS技术对障碍区域进行图层化处理；对GIS处理后的障碍区域进行几何化处理，获取障碍区域的最小面积矩形包围盒；确定障碍区路径优化的起点和终点，测量所述起点与终点的直线距离，以起点和终点为基准，分别在GIS地图上的南北方向和东西方向延伸构造矩形，以所述矩形为基准各边向外延伸构造新矩形确定路径区域范围；根据所述路径区域范围和最小面积矩形包围盒获取含有障碍区的路径可视图；利用最佳路径算法在所述路径可视图上寻找避开障碍物的最优路径，并完成海上风电场集电系统的拓扑设计；所述利用最佳路径算法在所述路径可视图上寻找避开障碍物的最优路径的步骤包括：(1)确定初始集合：S₁＝{s}，F＝{f_i|i＝1,2,...n‑1}，R＝{r_i^k|i＝1,2,3,4,k＝1,2,3,4}，L＝{}；其中，s为图中升压站，f_i为各个风机点，r_i^k为第k个障碍区域的最小面积矩形包围盒的各顶点，L为拓扑优化中所有边的集合；(2)从集合S₁中的顶点s出发，判断s与f_i相连的边是否与障碍区域的最小面积矩形包围盒的边相交，若不相交，从所有与s关联的边中选择权值最小的边(s,f)放入L中，将f放入S₁中并将其从集合F中删除；若相交，则执行步骤(3)；(3)将s和f_i分别设为p和q，其中，p为起点，q为终点，令S₂＝{p}；(4)从集合R中选取一个距离p最小的顶点m，把m放入S₂中，如果m和q之间无障碍区域，将p,m,q相连接，放到S₂中，并将寻找到的最短路径放入L中，如果有障碍区域，在m所属最小面积矩形包围盒的顶点中选取下一个点m₂，其中，m₂满足与m相邻且距终点q最近的条件；(5)判断m₂和终点q之间是否存在障碍区域，若存在，则把m₂作为新的起点p，重复执行步骤(4)；若不存在，则将p、m、m₂、q相连接，并放入S₂中，并将寻找到的最短路径放入集合L中；(6)若f与f_t相连的边同障碍物的外接最小矩形的边不相交，择权值最小的边(f,f_t)放入L中，将f_t放入S₁中并将其从集合F中删除，其中f∈S₁，f_t∈F；若相交，则依次执行步骤(3)、(4)、(5)；(7)重复执行步骤(6)，直到集合为止，集合L中的边组成图的一个最小生成树为最优路径。