強電磁環(huán)境下感應供電方式研究

王永浩 張小華 湯偉

引言

在線采集、監(jiān)測與控制設備是堅強智能電網的重要組成部分，而輸電線路由于分部廣、供電距離長[1]，導致在線設備的控制電源布置困難，供電可靠性難以保證[2-4]。文獻中利用高壓輸電線路的強電磁環(huán)境，利用磁電轉換對在線設備進行供電，一方面可降低電源布置成本，另一方面可保證在線設備供電可靠性，對于提高輸電線路自動化水平具有重要意義。

1、最大磁感應強度BTmax計算

交流輸電線路感應磁場為工頻磁場，所以線圈在BTmax處有最大感應電流[5]，這樣，求取BTmax及其坐標對于研究感應電流大小極為重要。

1.1.1帶弧垂導線的等效

不影響算法精度，將帶弧垂導線等效成多個載流線段進行計算。為減小計算量，利用每檔對稱的特點，對O點和T點附近BT的計算分別建模[6]。等效模型如圖1所示。

圖1 兩種計算方式下導線弧垂的分段等效

1.1.2模擬電流的計算

由畢奧—薩伐爾定律計算得到電流元Idy在任意點P產生的磁位為

（1）

積分即得到有限長載流導線在P點產生的磁位。再對所有載流導線的磁位進行疊加可得P點磁位為

（2）

進而得到模擬電流I1～I42的求解矩陣

（3）

1.2求取最大磁感應強度BTmax

在得到所有的模擬電流后，利用疊加原理計算得到任意點Q（x，y，z）處的磁感應強度BT為

（4）

得到任意點的次感應強度BT后，即可得到最大磁感應強度BTmax及其坐標。

2、輸電線路模型搭建

文中使用SES公司開發(fā)的CDEGS軟件包進行輸電線路模型的建立，如圖2。

圖2 輸電線路仿真模型

3、仿真計算

3.1無源設備形狀對感應電流的影響