[发明专利]一种就地取能的超长距OPGW光纤通信系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统通信技术领域，更准确地说本发明涉及一种信号放大以实现光纤超长距离传输的技术。

背景技术

在330-500kV超高压电网中的光纤通信采用架空地线复合光缆（OPGW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。

发明内容

本发明的目的是：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，本发明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。

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。

而本发明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耦合器，光耦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。