[實用新型]一種采用多模通信光纖傳遞能量裝置

有效

• 申請號: 201020597250.5
• 申請日: 2010-11-04
• 公開（公告）號: CN201878048U
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 崔虎寶;王宇紅;劉慧文;燕翚;戴朝波
• 申請（專利權）人: 中電普瑞科技有限公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;G02B6/42;G02B6/02;G02B6/255
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本實用新型涉及機械裝置，具體地講涉及光纖傳遞能量裝置。

背景技術

交流輸電系統的串聯電容器補償技術(簡稱串補)是將電力電容器串聯于交流輸電線路中，補償交流輸電線路的部分感性阻抗，從而達到增加線路輸送容量、提高系統穩定性、降低網損、節約投資等目的。在遠距離、大容量輸電系統中，隨著輸電距離的增加，其輸送能力受到越來越多的限制，而串補是解決這個問題、提高輸電線路送電能力的重要手段之一，具有非常巨大的經濟價值，目前在世界各國電力系統中獲到了廣泛的應用。

晶閘管控制串聯電容器補償裝置(簡稱可控串補)通過改變晶閘管的觸發角來調節可控串補的等值基波阻抗，實現對等值基波阻抗的動態控制，從而可以進一步提高電力系統穩定性，增加輸電線路的輸送容量，抑制電力系統低頻振蕩和次同步諧振。當輸電線路發生短路故障時，可控串補立即轉入晶閘管旁路串聯電容器模式，可降低短路電流，提高電力系統的穩定性。

另一方面，電力系統的迅速發展，單機和發電廠容量、變電所容量、城市和工業中心的負荷和負荷密度的繼續增加，以及電力系統之間的互聯，導致現代大電力系統各級電網中的短路電流水平不斷增加。短路電流超標已成為威脅現代電力系統安全運行的重要問題之一。除改變電網結構之外，故障電流限制器裝置是解決短路電流超標問題的新思路和新途徑。2009年，串聯諧振型超高壓故障電流限制器裝置已在華東電網500kV瓶窯變電所掛網運行，該裝置正處于推廣應用階段。

固定串聯電容器補償裝置、晶閘管控制串聯電容器補償裝置、串聯諧振型故障電流限制器裝置等都有電容器平臺，平臺上電壓、電流量的數據采集，設備的控制等電子電路需要能量才能保證正常工作。由于平臺與被補償的輸電線路具有相同的對地電壓，所需的電能無法由地面直接提供，常用的平臺供電方案有以下幾種：

電磁能源：利用輸電線路本身的能量，通過電流互感器耦合方式獲得并變換成穩定的輸出電壓。電磁取能技術成熟、運行可靠、成本低廉，缺點是體積重量較大，且所在線路停電后無法工作。

激光能源：利用光纖將地面上的高功率激光能量傳送到電容器平臺上，再將光能轉換成電能，是串聯電容器補償裝置中廣泛采用的一種供電方式。激光能源具有不受電磁干擾、可連續工作等優點，缺點是成本高昂且壽命較短，結構比較復雜。

儲能能源：利用蓄電池供能，優點是簡單不受電磁干擾，缺點是需要更換電池且電池的壽命容量依賴于環境條件，維護頻繁且每次工作量大，可靠性差。

太陽能源：在電容器平臺上安裝太陽電池板將太陽光能轉換成電能。優點是綠色無污染、不受電磁干擾、結構相對簡單，缺點是必須配備儲能電池，成本昂貴，對環境條件的依賴性大。

電磁+激光復合能源：充分利用電磁能源的技術成熟、運行可靠等優點，利用激光能源解決所在線路停電后無法工作的缺點。

不管是激光能源方案還是電磁+激光復合能源方案，都需要由地面上高功率激光器發光，并通過光纖將激光傳送至電容器平臺上，然后再將激光光能轉換成電能，以便提供所需能量，因此，激光送能已經成為主流解決方法。需要特別指出的是：激光送能可在任意條件下為電容器平臺提供能量，且不受電磁干擾或環境的影響，與輸電線路工況無關。

由于制造、運輸方便的需要或生產廠家的不同，光纜和光纖柱通常是兩個獨立的部件，兩者之間存在一個光纖連接問題。常用的光纖連接方案有熔接和通過光纖適配器連接。

目前，激光送能方案通常采用200/230um特種光纖。200/230um特種光纖多為硬塑料包層(石英包層價格過于昂貴)，無法進行熔接，因此實際工程中通常采用光纖適配器進行連接。光纖適配器連接的缺點是衰減較大，長期使用會不穩定，衰減也會大幅度增加。衰減大使光纖的能量傳送效率大為降低。通過光纖適配器連接的光纖經過長時間運行后，位于戶外的光纖適配器容易滲入水汽，影響光纖壽命，降低了設備可靠性和使用壽命。

采用200/230um特種光纖的另一缺點是成本較高。除200/230um特種光纖本身的成本較高外，還要求專門定制含有特種送能光纖(200/230um特種光纖)和數據光纖(62.5/125um多模通信光纖或60/125um)的光纜、光纖柱，使整個制造成本進一步提高。