[发明专利]一种激光供能通信设备及其通信方法和供电方法

说明书

本发明公开了一种激光供能通信设备及其通信方法和供电方法，该激光供能通信设备包括安装在低电位节点的激光器和光纤通信低电位模块，以及安装在高电位节点的能量管理单元和光纤通信高电位模块；激光器和光纤通信低电位模块连接，能量管理单元和光纤通信高电位模块连接，激光器和能量管理单元通过大芯径光纤连接，光纤通信低电位模块和光纤通信高电位模块通过通信光纤连接。本发明可有效为高电位监测节点供电，降低高电位节点自身的功耗，增加可用于输出给外设设备的电能，使激光器维持在低功耗输出状态，延长激光器的寿命，增加供能通信设备的可靠性。

技术领域

本发明涉及激光供能通信领域，特别涉及一种激光供能通信设备及其通信方法和供电方法。

背景技术

在全球能源互联网的快速建设与发展的环境下，电网运行状态的实时感知需求不断深化。电力系统自动化和智能电网的发展，使得输变电设备中智能电子设备和监测的传感器的应用日益广泛。为了准确监测电气设备的多种物理量，大量的、多种类型的传感器节点将密集分布于待测区域内。

利用激光在光纤中的传输为远端节点传输电能，是高电位监测节点供电的一种有效途径，可实现电磁绝缘，具有设备轻便，隔离性好、环境适应性强、传输距离远、输出功率高、抗电磁干扰的优势。因此，光纤激光供能是目前电力系统高电位一次端最佳的供能方案之一，已经在电网中的串补平台测量、电流互感器和高压隔离开关状态监测中得到应用。为电网高电位节点的供电提供了解决方案，基本方式是地面的激光驱动单元发生激光，通过大芯径光纤把激光能量传送到高压平台，再由高压平台上的光能转换器件和相应的外围电力将光能转换为电能而形成直流电源。基于激光光纤的供电技术以其抗电磁干扰以及优质的传输特性，成为高电位测量控制装置供电和数据交换的传输媒介。

然而，现有的激光供能设备在高、低电位节点之间各配置一个VCSEL激光器和光电检测模块，实现双向数据通信，而激光器的使用导致了高电位节点自身的功耗较高，减少了能够输出给外设设备的电能，影响了供能效果。同时，现有的激光供能设备还存在系统可靠性差的问题，供电模块经常发生失效，严重影响了供能的可靠性和安全性。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光供能通信设备及其通信方法和供电方法，可有效为高电位监测节点供电，可降低高电位节点自身的功耗，增加可用于输出给外设设备的电能，可使激光器维持在低功耗输出状态，延长激光器的寿命，增加供能通信设备的可靠性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种激光供能通信设备，该激光供能通信设备包括：安装在低电位节点的激光器和光纤通信低电位模块，以及安装在高电位节点的能量管理单元和光纤通信高电位模块；其中，所述的激光器和光纤通信低电位模块连接，能量管理单元和光纤通信高电位模块连接，激光器和能量管理单元通过大芯径光纤连接，光纤通信低电位模块和光纤通信高电位模块通过通信光纤连接。

作为优选例，所述的能量管理单元包括GaAs光电池单元、第一开关、锂电池充电管理单元、锂电池、第二开关、稳压模块、双电源供电模块和单电源供电模块；其中，GaAs光电池单元的输入光端口与大芯径光纤连接，GaAs光电池单元的输出电端口分别与第一开关的输入电端口、双电源供电模块的第一输入电端口和单电源供电模块的第一输入电端口连接，第一开关的输出电端口与锂电池充电管理单元的输入端口连接，锂电池充电管理的输出端口和锂电池的输入端口连接，锂电池的输出端口和第二开关的输入端口连接，第二开关的输出端口与稳压模块的输入端口连接，稳压模块的输出端口分别与双电源供电模块的第二输入电端口和单电源供电模块的第二输入电端口连接。