【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电线路监测，具体涉及一种基于单芯电力光纤的能信感共传系统及方法。
技术介绍
1、保障并持续提升可靠性是电网的内生需求，发电侧大规模新能源并网、用户侧日趋复杂的负荷将对电网稳定性产生冲击，以光纤为主的电力通信技术仅能支撑通信、控制等传统业务，难以满足未来电网的全新要求。因此亟需构建新型电力系统，着力打造智慧感知体系，充分利用数字技术为电网赋能，提升电网全息感知和灵活控制能力，将传统电网向能源互联网升级。
2、在智慧感知体系中，传感器扮演着非常重要的角色，它广泛分布于电网的各个环节中。以长距离架空输电线路为例，当前输电铁塔上已安装有温度、湿度、风速、风向等各类点式传感器，但取电困难，主要采用电力线输电、声波传能、电磁感应、太阳能供电等方式。电力线传能在架空线路等长距离环境下建设困难，声波和电磁感应类供电距离受限而且会受到电磁环境的干扰，太阳能受到大气环境限制，在阴雨和恶劣天气无法实现供能。而在地埋、沟道、排管场景下的电缆沿线更是由于无法取电而难以实现状态监测。光纤传能技术作为一种新颖的供能方式，可以直接利用复合架空地线中的光纤或额外敷设轻型光缆，通过光纤传输激光能量并由监测端的光/电转换器转换为直流电，为监测端的数据发送等相关器件或设备提供安全能源，且其抗电磁干扰能力可在多种极端恶劣的场合实现能量供给。上述方法在一定程度上解决了传感器供能不便的问题，但感知范围仅局限于若干个点式传感器周围，难以真正实现长距离输电线路沿线无盲区监测。
3、分布式光纤传感作为近年来快速发展的技术之一，可通过探测光脉
4、综上所述，现有技术均不能较完整地解决当前长距离输电线路监测面临的问题，且随着电力传输业务的增长，线路中的纤芯资源越来越紧缺，目前的技术缺少通过单根光纤实现通信、供能和传感三大功能的方案，不能在线路中纤芯资源紧缺的条件下实现长距离输电线路沿线无盲区监测，因此亟需提出一种同时支持通信、供能和传感三大功能的技术方案，且需要将额外占用的纤芯数量降至最低，从而将单芯电力光纤的传输效率最大化。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于单芯电力光纤的能信感共传系统及方法，以解决现有方案不能在线路中纤芯资源紧缺的条件下实现长距离输电线路沿线无盲区监测的技术问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于单芯电力光纤的能信感共传系统，包括本地端和监测端，所述本地端和所述监测端通过单芯电力光纤连接；所述本地端包括供能激光器、光传感收发模块、通信接收模块和第一光耦合器件；所述供能激光器用于以激光的形式通过所述单芯电力光纤向所述监测端输出能量信号；所述光传感收发模块用于通过所述单芯电力光纤向所述监测端输出第一传感信号并接收由所述监测端反射回的第二传感信号；所述通信接收模块用于通过所述单芯电力光纤接收所述监测端返回的通信信号；所述第一光耦合器件用于在所述本地端实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦；所述监测端包括能量接收模块、通信收发模块和第二光耦合器件；所述能量接收模块用于接收所述能量信号并将所述能量信号转换为电能后提供给数据采集传感器和所述通信收发模块；所述通信收发模块用于将加载了所述数据采集传感器采集的数据的通信信号通过所述单芯电力光纤返回至所述通信接收模块；所述第二光耦合器件用于在所述监测端实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦。
3、可选地，所述通信接收模块包括前置放大器和密集波分解复用器，所述前置放大器用于接收所述第一光耦合器件解耦出的所述通信信号并将所述通信信号放大后传输至所述密集波分解复用器，所述密集波分解复用器用于将放大后的所述通信信号进行多信号分离和信号解调。
4、可选地，所述第一光耦合器件包括第一光分插复用器和第一波分复用器，所述第一波分复用器的一侧和所述单芯电力光纤连接，所述第一波分复用器的另一侧分别和所述供能激光器及所述第一光分插复用器的一侧连接，所述第一光分插复用器的另一侧分别和所述光传感收发模块及所述通信接收模块连接，所述第一光分插复用器用于实现所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦，所述第一波分复用器用于实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦。
5、可选地，所述能量接收模块包括光电能量转换模块和能量管理单元，所述光电能量转换模块用于将所述能量信号转换为电能，所述能量管理单元用于实现转化后电能的存储与控制，并将电量提供给数据采集传感器和所述通信收发模块。
6、可选地，所述通信收发模块包括功率放大器和密集波分复用器，所述密集波分复用器用于实现多个通信信道的复用得到所述通信信号，所述功率放大器用于放大所述通信信号。
7、可选地，所述第二光耦合器件包括第二光分插复用器和第二波分复用器，所述第二波分复用器的一侧和所述单芯电力光纤连接，所述第二波分复用器的另一侧分别和所述能量接收模块及所述第二光分插复用器的一侧连接，所述第二光分插复用器的另一侧分别和所述通信收发模块及数据采集传感器连接，所述第二光分插复用器用于实现所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦，所述第二波分复用器用于实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦。
8、可选地，所述能量信号的信道为1310nm/1455nm信道。
9、可选地，所述第一传感信号和所述第二传感信号的信道均为1550nm信道。
10、可选地，所述通信信号的信道为通过密集波分复用技术在1550nm波段生成的dwmd信道，所述dwmd信道的间隔为0.2nm-2nm。
11、第二方面，本专利技术提供了一种基于单芯电力光纤的能信感共传方法，应用于如本专利技术第一方面所述的基于单芯电力光纤的能信感共传系统，所述基于单芯电力光纤的能信感共传方法包括：供能激光器在1310nm/1455nm信道发射能量信号，所述能量信号通过第一光耦合器件、单芯电力光纤和第二光耦合器件传输至能量接收模块；能量接收模块接收所述能量信号并将所述能量信号转换为电能后提供给数据采集传感器和所述通信收发模块；数据采集传感器采集对应感知数据并把感知数据调制到通信激光器上得到通信信号，并占用通过密集波分复用技术在1550nm波段生成的dwmd信道，通过单芯电力光纤和第二光耦合器件将所述通信信号回传至本地端；光传感收发模块通过所述单芯电力光纤向所述监本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于单芯电力光纤的能信感共传系统，其特征在于，包括本地端和监测端，所述本地端和所述监测端通过单芯电力光纤连接；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信接收模块包括前置放大器和密集波分解复用器，所述前置放大器用于接收所述第一光耦合器件解耦出的所述通信信号并将所述通信信号放大后传输至所述密集波分解复用器，所述密集波分解复用器用于将放大后的所述通信信号进行多信号分离和信号解调。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光耦合器件包括第一光分插复用器和第一波分复用器，所述第一波分复用器的一侧和所述单芯电力光纤连接，所述第一波分复用器的另一侧分别和所述供能激光器及所述第一光分插复用器的一侧连接，所述第一光分插复用器的另一侧分别和所述光传感收发模块及所述通信接收模块连接，所述第一光分插复用器用于实现所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦，所述第一波分复用器用于实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量接收模块包括光电
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信收发模块包括功率放大器和密集波分复用器，所述密集波分复用器用于实现多个通信信道的复用得到所述通信信号，所述功率放大器用于放大所述通信信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二光耦合器件包括第二光分插复用器和第二波分复用器，所述第二波分复用器的一侧和所述单芯电力光纤连接，所述第二波分复用器的另一侧分别和所述能量接收模块及所述第二光分插复用器的一侧连接，所述第二光分插复用器的另一侧分别和所述通信收发模块及数据采集传感器连接，所述第二光分插复用器用于实现所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦，所述第二波分复用器用于实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量信号的信道为1310nm/1455nm信道。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一传感信号和所述第二传感信号的信道均为1550nm信道。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信信号的信道为通过密集波分复用技术在1550nm波段生成的DWMD信道，所述DWMD信道的间隔为0.2nm-2nm。
10.一种基于单芯电力光纤的能信感共传方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一所述的基于单芯电力光纤的能信感共传系统，所述基于单芯电力光纤的能信感共传方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单芯电力光纤的能信感共传系统，其特征在于，包括本地端和监测端，所述本地端和所述监测端通过单芯电力光纤连接；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信接收模块包括前置放大器和密集波分解复用器，所述前置放大器用于接收所述第一光耦合器件解耦出的所述通信信号并将所述通信信号放大后传输至所述密集波分解复用器，所述密集波分解复用器用于将放大后的所述通信信号进行多信号分离和信号解调。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光耦合器件包括第一光分插复用器和第一波分复用器，所述第一波分复用器的一侧和所述单芯电力光纤连接，所述第一波分复用器的另一侧分别和所述供能激光器及所述第一光分插复用器的一侧连接，所述第一光分插复用器的另一侧分别和所述光传感收发模块及所述通信接收模块连接，所述第一光分插复用器用于实现所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦，所述第一波分复用器用于实现所述能量信号、所述第一传感信号、所述第二传感信号和所述通信信号的耦合与解耦。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量接收模块包括光电能量转换模块和能量管理单元，所述光电能量转换模块用于将所述能量信号转换为电能，所述能量管理单元用于实现转化后电能的存储与控制，并将电量提供给数据采集传感器和所述通信收发模块。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通...
【专利技术属性】
技术研发人员：张梓平，郭经红，鞠登峰，梁云，刘子惠，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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