[实用新型]一种采用多模通信光纤传递能量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械装置，具体地讲涉及光纤传递能量装置。

背景技术

交流输电系统的串联电容器补偿技术(简称串补)是将电力电容器串联于交流输电线路中，补偿交流输电线路的部分感性阻抗，从而达到增加线路输送容量、提高系统稳定性、降低网损、节约投资等目的。在远距离、大容量输电系统中，随着输电距离的增加，其输送能力受到越来越多的限制，而串补是解决这个问题、提高输电线路送电能力的重要手段之一，具有非常巨大的经济价值，目前在世界各国电力系统中获到了广泛的应用。

晶闸管控制串联电容器补偿装置(简称可控串补)通过改变晶闸管的触发角来调节可控串补的等值基波阻抗，实现对等值基波阻抗的动态控制，从而可以进一步提高电力系统稳定性，增加输电线路的输送容量，抑制电力系统低频振荡和次同步谐振。当输电线路发生短路故障时，可控串补立即转入晶闸管旁路串联电容器模式，可降低短路电流，提高电力系统的稳定性。

另一方面，电力系统的迅速发展，单机和发电厂容量、变电所容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度的继续增加，以及电力系统之间的互联，导致现代大电力系统各级电网中的短路电流水平不断增加。短路电流超标已成为威胁现代电力系统安全运行的重要问题之一。除改变电网结构之外，故障电流限制器装置是解决短路电流超标问题的新思路和新途径。2009年，串联谐振型超高压故障电流限制器装置已在华东电网500kV瓶窑变电所挂网运行，该装置正处于推广应用阶段。

固定串联电容器补偿装置、晶闸管控制串联电容器补偿装置、串联谐振型故障电流限制器装置等都有电容器平台，平台上电压、电流量的数据采集，设备的控制等电子电路需要能量才能保证正常工作。由于平台与被补偿的输电线路具有相同的对地电压，所需的电能无法由地面直接提供，常用的平台供电方案有以下几种：

电磁能源：利用输电线路本身的能量，通过电流互感器耦合方式获得并变换成稳定的输出电压。电磁取能技术成熟、运行可靠、成本低廉，缺点是体积重量较大，且所在线路停电后无法工作。

激光能源：利用光纤将地面上的高功率激光能量传送到电容器平台上，再将光能转换成电能，是串联电容器补偿装置中广泛采用的一种供电方式。激光能源具有不受电磁干扰、可连续工作等优点，缺点是成本高昂且寿命较短，结构比较复杂。

储能能源：利用蓄电池供能，优点是简单不受电磁干扰，缺点是需要更换电池且电池的寿命容量依赖于环境条件，维护频繁且每次工作量大，可靠性差。

太阳能源：在电容器平台上安装太阳电池板将太阳光能转换成电能。优点是绿色无污染、不受电磁干扰、结构相对简单，缺点是必须配备储能电池，成本昂贵，对环境条件的依赖性大。

电磁+激光复合能源：充分利用电磁能源的技术成熟、运行可靠等优点，利用激光能源解决所在线路停电后无法工作的缺点。

不管是激光能源方案还是电磁+激光复合能源方案，都需要由地面上高功率激光器发光，并通过光纤将激光传送至电容器平台上，然后再将激光光能转换成电能，以便提供所需能量，因此，激光送能已经成为主流解决方法。需要特别指出的是：激光送能可在任意条件下为电容器平台提供能量，且不受电磁干扰或环境的影响，与输电线路工况无关。

由于制造、运输方便的需要或生产厂家的不同，光缆和光纤柱通常是两个独立的部件，两者之间存在一个光纤连接问题。常用的光纤连接方案有熔接和通过光纤适配器连接。

目前，激光送能方案通常采用200/230um特种光纤。200/230um特种光纤多为硬塑料包层(石英包层价格过于昂贵)，无法进行熔接，因此实际工程中通常采用光纤适配器进行连接。光纤适配器连接的缺点是衰减较大，长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加。衰减大使光纤的能量传送效率大为降低。通过光纤适配器连接的光纤经过长时间运行后，位于户外的光纤适配器容易渗入水汽，影响光纤寿命，降低了设备可靠性和使用寿命。

采用200/230um特种光纤的另一缺点是成本较高。除200/230um特种光纤本身的成本较高外，还要求专门定制含有特种送能光纤(200/230um特种光纤)和数据光纤(62.5/125um多模通信光纤或60/125um)的光缆、光纤柱，使整个制造成本进一步提高。