一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统及其实现方法技术方案

技术编号:10427276 阅读:203 留言:0更新日期:2014-09-12 17:28
本发明专利技术公开了一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统及其实现方法,属于电力系统通信技术领域。本发明专利技术的就地取能的超长距OPGW光纤通信系统,包括OPGW光纤、掺铒光纤放大器,并在高压输电线上设置高压取能线圈,利用高压取能线圈将高压电线辐射的电磁能转化为电能获得感应电流为掺铒光纤放大器供电,使用稳压电路控制感应电流的强度,防强电冲击;同时使用太阳能电池作为备用电源;当线路故障停电发生在夜间或阴雨天时,由配备的蓄电池为掺铒光纤放大器供电。本发明专利技术能可靠有效地实现OPGW光纤的超长距离的通信问题,其部署过程中不需要额外的供电保障;也不需要额外的建筑施工;抗干扰和恶劣自然条件的能力强。

【技术实现步骤摘要】
—种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统及其实现方法
本专利技术属于电力系统通信
,更准确地说本专利技术涉及一种信号放大以实现光纤超长距离传输的技术。
技术介绍
在330-500kV超高压电网中的光纤通信采用架空地线复合光缆(0PGW光缆)。常规的光纤无中继通信距离一般为50?100km,在发送端和接受端加光放大器后传输距离可以达到250?300km,理论上可实现500km无中继传输。因此要实现上千公里,甚至数千公里超长距离光纤通信,就需要建设中继站用于光信号的放大。但目前的特高压OPGW光缆经过的很多地方处于地广人稀的沙漠、戈壁和高山等,其自然条件及其恶劣,难于建设中继站。因此特高压的部分通信线路往往需要经由其他电压等级的OPGW中转。这就造成通信线路过长,线路可靠性下降。国内曾有OPGW光缆长距离通信的实践(见:孙海蓬等,特高压超长距光传输的中继站应用研究,电力系统通信,2011,卷32,期9)。该技术采用了商品化的掺铒光纤放大器模块,并将放大器和相关控制、检测设备置于电力铁塔的中部,以太阳能电池供电为主,农用电为辅,并配备蓄电池。但采用这种方法,无法解决设备在无人区的供电问题。同时,供电的可靠性无法有效保证,由于农用电供电不稳定,如太阳能电池因天气原因无法长时间提供电力供应,将导致蓄电池的电力耗尽,最终造成通信的中断。另外,采用上述技术的总功耗达800W,需用较大的太阳能电池组和控制设备。掺铒光纤放大器在长距离海底光缆通信中已得到成功运用,但对级联掺铒光纤放大器的供电,需由岸基大功率电源集中提供。高压取能线圈(CT取电装置)已有用作高压输电线路的监控设备和信息转发设备的电源的案例,其输出功率为5?20W。
技术实现思路
本专利技术的目的是:为了解决特高压OPGW光纤超长距离通信中由于受条件所限无法建设中继站从而难以实现光信号中继放大的问题,提供一种不用建设中继站、能直接在电力铁塔上安装、通过就地取能(电磁能、太阳能等)为掺铒光纤放大器提供低功耗、可靠的分布式电源实现光信号分布式级联放大的技术方案,包括一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统及其实现方法。具体地说,本专利技术的就地取能的超长距OPGW光纤通信系统,采用以下的技术方案来实现的:包括OPGW光纤、掺铒光纤放大器,所述掺铒光纤放大器包括掺铒光纤、光隔离器、光耦合器、光滤波器和泵浦激光器;光隔离器有两个,光信号经OPGW光纤通过第一个光隔离器输入到光稱合器的一个输入端,光稱合器的另一个输入端接泵浦激光器输出的泵浦激光,光耦合器的输出端接掺铒光纤,掺铒光纤输出放大信号,放大信号通过第二个光隔离器输入到光滤波器进行滤波,光滤波器的输出端与OPGW光纤熔接,两个光隔离器的方向均与光信号输入方向相同;还包括蓄电池、高压取能线圈、太阳能电池;高压取能线圈设置在高压输电线上,通过高压取能线圈得到感应电流,感应电流通过稳压电路输入蓄电池;太阳能电池也同时为蓄电池充电;蓄电池为泵浦激光器供电。上述技术方案的进一步特征在于,所述泵浦激光器为980纳米激光器,所述光滤波器为带通光滤波器、用于滤除980纳米的光波及其它杂波。上述技术方案的进一步特征在于,所述光隔离器、光耦合器、光滤波器和泵浦激光器安装在OPGW光缆接头盒中;所述高压取能线圈、太阳能电池、蓄电池,都安装在同一电力铁塔上。而本专利技术的就地取能的超长距OPGW光纤通信系统实现方法,包括如下步骤: 1)在OPGW光纤的输入端加装第一个光隔离器,光隔离器的方向与光信号输入方向相同;再在第一个光隔离器的输出端加装光稱合器,光稱合器输入端分别为需要放大的光信号和泵浦激光,其输出接入掺铒光纤;泵浦激光由泵浦激光器输出,所述泵浦激光器为980纳米激光器; 2)将掺铒光纤的输出接入第二个光隔离器,光隔离器的方向与光信号输入方向相同;再将第二个光隔离器的输出端接入光滤波器,滤除980纳米的光波及其它杂波;光滤波器的输出端与OPGW光纤熔接; 3)在高压输电线上设置高压取能线圈,利用高压取能线圈将高压电线辐射的电磁能转化为电能获得感应电流为泵浦激光器供电,使用稳压电路控制感应电流的强度,防强电冲击;同时使用太阳能电池作为备用电源;当线路故障停电发生在夜间或阴雨天时,由配备的蓄电池为泵浦激光器供电。本专利技术的有益效果如下:本专利技术能可靠有效地实现OPGW光纤的超长距离的通信问题,且易于部署和管理,每一套装置可以提供1dB?30dB增益(放大增益为1dB时,可以减小在放大过程中的产生非线性效应,及自身产生的噪声的问题,可延长通信距离40公里以上;放大增益为30dB时,可延长通信距离100公里以上,但会产生较大的自发噪声和光纤非线性效应,影响通信质量。实际应用中根据情况选择合适的放大增益),通过多套装置级联方式实现光信号的远距离传输。其部署过程中不需要额外的供电保障;也不需要额外的建筑施工;抗干扰和恶劣自然条件的能力强。【附图说明】图1是EDFA信号增益与泵浦功率的关系图。图2是本专利技术的原理图。图3是本专利技术实现的场景示意图。【具体实施方式】下面参照附图并结合实例对本专利技术作进一步详细描述。掺铒光纤放大器(EDFA)的增益与泵浦功率和输入信号光功率间的关系如图1所示。由图1可知,由于光通信SDH设备的发送功率在_2dBm?3dBm之间,接收机灵敏度为-28dBm,如信号增益为10dB,泵浦功率小于30mW。因此,采用掺铒光纤放大器可以设计出一种低功耗的在线通信信号放大装置。通过掺铒光纤放大器的级联,即可实现长距离的全光通/[目O如图2所示,本专利技术的超长距OPGW光纤通信系统,包括OPGW光纤、掺铒光纤放大器,所述掺铒光纤放大器包括掺铒光纤、光隔离器、光耦合器、光滤波器和泵浦激光器,其中光隔离器有两个。光信号经OPGW光纤通过第一个光隔离器输入到光稱合器的一个输入端,光I禹合器的另一个输入端接泵浦激光器输出的泵浦激光,光I禹合器的输出端接掺铒光纤,掺铒光纤输出放大信号,放大信号通过第二个光隔离器输入到光滤波器进行滤波,光滤波器的输出端与OPGW光纤熔接,两个光隔离器的方向均与光信号输入方向相同。泵浦激光器的电源来自于包括蓄电池、高压取能线圈和太阳能电池。高压取能线圈设置在高压输电线上,通过高压取能线圈得到感应电流,感应电流通过稳压电路输入蓄电池。太阳能电池也同时为蓄电池充电。蓄电池为泵浦激光器供电。泵浦激光器为980纳米激光器。相应的,光滤波器为带通光滤波器、用于滤除980纳米的光波及其它杂波。该通信系统的具体实现过程如下: I)在OPGW光纤的输入端加装第一个光隔离器,光隔离器的方向与光信号输入方向相同,再在第一个光隔离器的输出端加装光稱合器,光稱合器输入端分别为需要放大的光信号和泵浦激光,其输出接入掺铒光纤。泵浦激光由泵浦激光器输出。2)将掺铒光纤的输出接入第二个光隔离器,光隔离器的方向与光信号输入方向相同;再将第二个光隔离器的输出端接入光滤波器,滤除980纳米的光波及其它杂波;光滤波器的输出端与OPGW光纤熔接。3)在高压输电线上设置高压取能线圈,利用高压取能线圈将高压电线辐射的电磁能转化为电能获得感应电流为泵浦激光器供电,使用稳压电路控制感应电流的强度,防强电冲击。同时使用太阳能电池作为备用电源。当线路本文档来自技高网
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一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统及其实现方法

【技术保护点】
一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统,包括OPGW光纤、掺铒光纤放大器,其特征在于:所述掺铒光纤放大器包括掺铒光纤、光隔离器、光耦合器、光滤波器和泵浦激光器;光隔离器有两个,光信号经OPGW光纤通过第一个光隔离器输入到光耦合器的一个输入端,光耦合器的另一个输入端接泵浦激光器输出的泵浦激光,光耦合器的输出端接掺铒光纤,掺铒光纤输出放大信号,放大信号通过第二个光隔离器输入到光滤波器进行滤波,光滤波器的输出端与OPGW光纤熔接,两个光隔离器的方向均与光信号输入方向相同;还包括蓄电池、高压取能线圈、太阳能电池;高压取能线圈设置在高压输电线上,通过高压取能线圈得到感应电流,感应电流通过稳压电路输入蓄电池;太阳能电池也同时为蓄电池充电;蓄电池为泵浦激光器供电。

【技术特征摘要】
1.一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统,包括OPGW光纤、掺铒光纤放大器,其特征在于: 所述掺铒光纤放大器包括掺铒光纤、光隔离器、光耦合器、光滤波器和泵浦激光器;光隔离器有两个,光信号经OPGW光纤通过第一个光隔离器输入到光稱合器的一个输入端,光率禹合器的另一个输入端接泵浦激光器输出的泵浦激光,光I禹合器的输出端接掺铒光纤,掺铒光纤输出放大信号,放大信号通过第二个光隔离器输入到光滤波器进行滤波,光滤波器的输出端与OPGW光纤熔接,两个光隔离器的方向均与光信号输入方向相同; 还包括蓄电池、高压取能线圈、太阳能电池;高压取能线圈设置在高压输电线上,通过高压取能线圈得到感应电流,感应电流通过稳压电路输入蓄电池;太阳能电池也同时为蓄电池充电;蓄电池为泵浦激光器供电。2.根据权利要求1所述的就地取能的超长距OPGW光纤通信系统,其特征在于,所述泵浦激光器为980纳米激光器,所述光滤波器为带通光滤波器、用于滤除980纳米的光波及其它杂波。3.根据权利要求1或2所述的就地取能的超长距OPGW光纤通信系统,其特征在于,所述光隔离器、光耦合器、光滤波器和泵浦激光器安装在OPGW光缆接头盒中;所述高压取能线圈、太阳能电池、蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员:童和钦倪明薛禹胜罗剑波余文杰赵丽莉李悦岑
申请(专利权)人:国家电网公司国电南瑞科技股份有限公司南京南瑞集团公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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