一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统，属于高压输电线路在线监测设备技术领域，包括以下步骤：步骤1，确定输电线路智能运检设备的供电系统固有参数；步骤2，基于步骤1所测量的系统固有参数，构建系统效率影响因素矩阵，同时对影响因素矩阵进行分类，建立因素间相关性方程；步骤3，以系统效率最大为原则构造目标函数，对目标函数进行求解，以生成输电线路智能运检设备的供电系统的设计参数。本发明专利技术在已有研究的基础上，同时考虑线圈的结构、间距、线圈内阻和系统的工作频率等多影响因素对系统传输效率的影响，对系统影响因素的交叉耦合问题进行解耦，在满足输出功率的条件下，实现了高效率的传输目标。实现了高效率的传输目标。实现了高效率的传输目标。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统


[0001]本专利技术属于高压输电线路在线监测设备
，具体涉及一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力系统的不断完善，智能运检系统也在逐步推进。运维人员可以通过智能运检系统完成对输电线路和电力杆塔的监测和对故障点的判断。现阶段，电力杆塔上的智能运检系统多采用蓄电池和太阳能联合供电的方式，这种方式容易受到天气和蓄电池质量的影响，供电可靠性较差。有研究提出利用CT取能器和无线电能传输技术相结合的方式对智能运检系统进行供电，并且CT取能器的取电功率可达上百瓦。但是目前远距离无线电能传输的距离仅限于1.2米，即110kV的输电线路中。对于更高等级的输电线路，如220kV、500kV的输电线路，现有方式因传输性能大大减弱而不再适用，但实际上在该领域应用需求更大。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统，通过对供电系统固有参数的测量和计算，分别拟合出互感和线圈间距，内阻和频率的相关性曲线，从而建立线圈间距、工作频率、匝间距的优化模型，并通过粒子群算法以系统效率最大为目标求解出最优参数解。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法，包括以下步骤：
[0006]确定输电线路智能运检设备的供电系统固有参数；
[0007]基于上述所测量的系统固有参数，构建系统效率影响因素矩阵，同时对影响因素矩阵进行分类，建立因素间相关性方程；
[0008]以系统效率最大为原则构造目标函数，对于决策变量进行约束，在影响因素矩阵中选择最优的设计参数。
[0009]进一步的，所述输电线路智能运检设备的供电系统固有参数包括总传输距离、绝缘子串伞裙直径和伞裙间距，其中谐振线圈直径不小于所安装的绝缘子最大伞裙直径。
[0010]进一步的，所述系统影响因素矩阵表示为：
[0011]X＝[L
i r
i d
turn d
ij M
ij f]T
；
[0012]其中，包括谐振线圈自感L
i
、内阻r
i
、匝间距d
turn
和线圈间距d
ij
、互感M
ij
和系统工作频率f。进一步的，所述谐振线圈自感L
i
和内阻r
i
在谐振线圈制作完成后由阻抗分析仪测定；
[0013]并在有限元仿真软件中建立谐振线圈模型，仿真计算出线圈相距不同距离d
ij
下的互感M
ij
并建立互感和线圈间距的相关性方程为：M
ij
＝f(d
ij
)；
[0014]仿真计算出不同匝间距以及不同频率下的交流内阻ri，建立交流内阻和频率及匝
间距的相关性方程为：r
i
＝f(f，d
turn
)，简化为：x＝[f d
turn d
ij
]T
。
[0015]进一步的，所述目标函数为：
[0016][0017]其中，F(X)为系统传输效率最优目标，P
out
为系统输出功率，U为系统输入电压，I1为系统输入电流。
[0018]所述目标函数的约束条件包括系统输出功率约束、系统工作频率约束、匝间距约束以及各线圈之间的距离约束。
[0019]进一步的，所述所述输出功率约束为：
[0020]P
out
≥P
n
[0021]其中，P
out
为系统输出功率，P
n
为智能运检设备的需求功率。
[0022]进一步的，所述系统工作频率约束为：
[0023]0≤f≤f
max
[0024]其中，f为系统工作频率，f
max
为所选硬件电路的最大开关频率。电路设计时采用的电子元器件不同，允许的最大开关频率也不相同。
[0025]进一步的，所述匝间距约束为：
[0026][0027]其中，d
turn
为匝间距，h为谐振线圈轴向高度，n
turn
为匝数，D为利兹线线径；
[0028]所述线圈之间的距离约束为：
[0029]d
min
≤d
ij
≤d
total
[0030]D
min
为绝缘子伞裙厚度，d
ij
为线圈间距，d
total
为总传输距离。
[0031]一种计算机可读的存储介质，存储有指令，所述指令被执行时，能够实现上述方法
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]与现有技术相比，本专利技术在已有研究的基础上，同时考虑线圈的结构、间距、线圈内阻和系统的工作频率等多影响因素对系统传输效率的影响，对系统影响因素的交叉耦合问题进行解耦，在满足输出功率的条件下，实现了高效率的传输目标，也提供了一种220kV、500kV及以上的特高压输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统，可以有效解决远距离低压供电的难题。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本专利技术供电系统设计方法步骤示意图；
[0036]图2是本专利技术输电线路智能运检设备的供电系统安装示意图；
[0037]图3是本专利技术输电线路智能运检设备的供电系统等效电路图；
[0038]图4是本专利技术参数示意图；
[0039]图5是本专利技术结果对比图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法及系统，
[0042]图1为本专利技术一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法的步骤示意图。如图1所示，一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法，其中，方法包括步骤1至步骤3。
[0043]步骤1，对输电线路智能运检设备的供电系统固有参数数据进行采集，确定安装条件约束。输电线路智能运检设备的供电系统固有参数包括总传输距离、绝缘子串伞裙直径和伞裙间距。
[0044]在实际工作中，本专利技术所述的输电线路智能运检设备的供电系统首先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定输电线路智能运检设备的供电系统固有参数；基于上述所测量的系统固有参数，构建系统效率影响因素矩阵，同时对影响因素矩阵进行分类，建立因素间相关性方程；以系统效率最大为原则构造目标函数，对于决策变量进行约束，在影响因素矩阵中选择最优的设计参数。2.根据权利要求1所述的一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法，其特征在于，所述输电线路智能运检设备的供电系统固有参数包括总传输距离、绝缘子串伞裙直径和伞裙间距，其中谐振线圈直径不小于所安装的绝缘子最大伞裙直径。3.根据权利要求2所述的一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法，其特征在于，所述系统效率影响因素矩阵包括谐振线圈自感L
i
、内阻r
i
、匝间距d
turn
和线圈间距d
ij
、互感M
ij
和系统工作频率f，系统影响因素矩阵表示为：X＝[L
i r
i d
turn d
ij M
ij f]
T
。4.根据权利要求3所述的一种输电线路智能运检设备的供电系统设计方法，其特征在于，所述谐振线圈自感L
i
和内阻r
i
在谐振线圈制作完成后由阻抗分析仪测定；并在有限元仿真软件中建立谐振线圈模型，仿真计算出线圈相距不同距离d
ij
下的互感M
ij
并建立互感和线圈间距的相关性方程为：M
ij
＝f(d
ij
)；仿真计算出不同匝间距以及不同频率下的交流内阻r
i
，建立交流内阻和频率及匝间距的相关性方程为：r
i
＝f(f,d
turn
)；简化为：X＝[f...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭林林，武志军，黄学良，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：