我国现阶段的输电线路普遍采用钢芯铝绞线（ACSR）作为架空输电导线,然而钢芯铝绞线在电力传输过程中会造成大量的电能损耗。新型高强铝合金芯铝绞线是由碳纳米管改性铝合金芯材与硬铝线绞制而成的新型架空导线,具备重量轻、电阻小、非磁性、弧垂小、载流量大等特性,在输电线路中应用潜力巨大。当前新型导线结构的设计方法大都是在钢芯铝绞线或传统铝合金芯铝绞线的基础上加以改进,导线结构设计方法略粗糙,难以得到新型导线内外层材料分布比、绞线缠绕的最佳组合方式。由于新型导线中纳米改性芯材的特殊性,亟需针对新型高强铝合金芯铝绞线的结构进行优化设计,导线的结构参数需要经过系统、全面的测算和可供参考的仿真研究,便于后期导线在架空输电导线市场上的大规模投入应用。本文研究的思路是研究架空导线的工作原理和高强铝合金芯铝绞线的结构设计原理,依据高强铝合金芯铝绞线芯材部分和铝材部分的物理性能,通过理论计算、数值优化等方法,测算优化后表征导线电气性能和机械性能的结构参数,通过多物理场仿真的方式验证在110k V典型输电线路工况下,应用该新型导线的实用性和优越性。首先,本文分析了导线主要电气性能和机械性能的计算方法,获得标准工况下导线性能和各结构参数之间的数理约束关系,可作为导线结构优化设计的理论依据,为后续优化模型的搭建奠定了良好的数值理论基础。其次,结合导线增容、节能、经济的三重需求,提出了基于多目标优化方法的超高强铝合金芯铝绞线结构优化模型,对模型的目标函数、设计变量及约束条件进行定义,设计了以规格号为分类标准和以总截面积为分类标准的两种优化方案,并利用NSGA-II算法对两方案中的模型进行求解分析,分别得到五组有效解集,充分说明了本文所采用的优化方法的可行性。最后,通过力学仿真和电磁学仿真的方式验证在110k V典型输电线路工况下,参数优化后的新型导线的实际应用效果,进一步证明了本文中优化设计方案的可行性。本文的研究结果具有较强的针对性和可操作性,能够给输电线路设计人员和导线研制人员提供一定的借鉴意义。