[发明专利]一种超高压交流输电线路酒杯塔磁场取能增强方法及装置

说明书

本发明提供一种超高压交流输电线路酒杯塔磁场取能增强方法及装置，包括建立超高压交流输电线路酒杯塔的三维有限元模型，包括三相输电导线及设在中间相输电导线周围的塔窗，仿真得到塔窗第一K形曲臂连接处、第二K形曲臂连接处和底部横担连接处的磁通密度大小，取磁通密度结果最大的部位作为并联短接模拟磁芯棒的目标安装位置，在模拟磁芯棒位置处的两侧角钢杆件均贴合模拟导磁薄片，仿真计算得到目标安装位置处的模拟磁芯棒的磁通密度，将磁芯棒绕设磁芯线圈后和导磁薄片安装固定在实际运行的酒杯塔上，根据磁通密度获取理论输出电压，本发明能够实现超高压交流输电线路酒杯塔中磁场取能效果的增强，保障取能线圈持续高效的供电。

技术领域

本发明涉及交流输电线路杆塔磁场取能技术领域，具体涉及一种超高压交流输电线路酒杯塔磁场取能增强方法及装置。

背景技术

现有的新型电力系统运行对电网智能化建设提出了更高的要求，为了保障电网系统的安全稳定运行,对输电线路的运行状态进行在线监测是目前应用较为广泛的方法，但是由于输电线路杆塔较多服役在复杂野外环境下，输电线路在线监测装置的供电问题一直制约着其自身的发展。

输电线路周围的杆塔上所含磁场能量相对稳定，目前可以利用输电杆塔上的磁场进行在线取能，对于超高压交流输电线路的酒杯塔而言，其塔窗各部分结构位置所含磁场能量分布不均匀并且磁场能量密度较低，如何将取能线圈安装在塔窗结构中最合适的位置可以使取能效果最好，并且如何进一步增强输电杆塔上取能线圈磁芯中的磁通密度来进一步提高其取能供电功率，也是未来技术发展的一个重要问题。

发明内容

根据现有技术方法的不足，本发明的目的是提供一种超高压交流输电线路酒杯塔磁场取能增强方法及装置，能够利用输电杆塔上的磁场进行在线取能，且将取能线圈安装在塔窗结构中最合适的位置，提高取能供电功率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种超高压交流输电线路酒杯塔磁场取能增强方法，包括以下步骤：

步骤1、根据超高压交流输电线路酒杯塔的结构参数建立三维有限元模型，该有限元模型包括三相输电导线及设在中间相输电导线周围的塔窗，塔窗包括第一K形曲臂连接处、第二K形曲臂连接处和底部横担连接处；

步骤2、通过仿真计算得到第一K形曲臂连接处、第二K形曲臂连接处和底部横担连接处的磁通密度大小，取其中磁通密度结果最大的部位作为模拟磁芯棒的目标安装位置；

步骤3、在有限元模型中的目标安装位置处并联短接模拟磁芯棒，根据模拟磁芯棒的材料属性设置其相对磁导率；

步骤4、在有限元模型中的目标安装位置处的两侧角钢杆件的表面各设置贴合模拟导磁薄片，然后在有限元模型中根据模拟导磁薄片的材料属性设置其相对磁导率，进行仿真计算得到目标安装位置处的模拟磁芯棒的磁通密度；

步骤5、根据模拟磁芯棒和模拟导磁薄片制作实际运用的磁芯棒和导磁薄片，将磁芯棒绕设磁芯线圈后并联短接在实际运行的酒杯塔上的目标安装位置且在该目标安装位置两侧角钢杆件的表面均贴合导磁薄片，根据模拟磁芯棒的磁通密度获取理论输出电压。

进一步地，在所述步骤1有限元模型中，输电导线材料设置为铝或铜，周围媒质设置为空气，求解边界区域设置为4-6倍模型大小，按照三相输电导线电流流动方向加载各相电流值。

进一步地，在所述步骤2中，根据塔窗所用主材的型号设置塔窗的相对磁导率。

进一步地，在所述步骤1中，所述第一K形曲臂连接处、第二K形曲臂连接处和底部横担连接处均包括均由角钢杆件制成的第一支臂和第二支臂，所述第一支臂的一端与所述第二支臂的一端固定，且所述第一支臂与所述第二支臂间有一定夹角，所述磁芯棒两端分别固定在所述第一支臂与所述第二支臂上；

在所述步骤4中，两片模拟导磁薄片分别贴合在所述第一支臂与所述第二支臂上。