CN201336663Y - 一种带有备用激光器的激光供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带备用激光器的高可靠性激光供能系统，它包括依次连接的至少一个主激光器、大功率光耦合器和至少一个远端光接收模块以及备用激光器，由主激光器和备用激光器组成的激光器组作为光源，所述备用激光器处于冷备用状态，在主激光器出现故障的情况下，备用激光器自动启动并快速切换为主激光器，同时能够通过热拔插方式，将出现故障的激光器更换。本实用新型具有可靠性高，成本低，能量利用效率高，维护简单的特点。

Description

一种带有备用激光器的激光供能系统

技术领域

本实用新型涉及一种可靠性高，成本低，能量利用效率高，维护简单的带备用激光器的激光供能系统。

背景技术

目前，电力系统测量中测量信号一般通过电缆传输，测量系统高、低压侧的隔离属于电磁隔离。随着现代电力系统向超高压、远距离、大容量的趋势发展，对其测量系统和信号传输系统提出越来越高的要求，传统的利用电缆传输信号的系统已暴露出与之不相适应的弱点，如绝缘结构复杂，测量设备体积大，造价也高；设备危险性提高，信号传输受干扰大。

光电子科学和光纤技术的发展促进了采用光纤作为信号传输载体的激光供能系统在电力系统测量中的应用。激光供能系统集成了光电子技术与光纤技术，在电力系统的电压和电流测量、柔性输电中可控硅的动态调整等许多方面得到了应用，在无线通信、医疗设备、核电、采油及其他领域也得到了广泛的应用。激光供能系统可用于电力系统重污秽、强噪声、强电磁场的测量环境中，并且结构简单，在电力系统测量中，有非常明显的优势，如：

1)容易解决电力系统测量中最主要的绝缘问题。通过光纤隔离高、低电压侧，能方便地在地面测量高电位点的电量，低压侧无开路危险；

2)信号采用光传输，有效地减小了传输过程中的电磁干扰；

3)光的速度快、频率高、可传送高速信息；

4)信号传输的线性度高，能实现输入-输出信号之间的无失真传输；

5)容易与现代电子仪器相结合。

近年来，激光供能系统已经在电力系统的电压、电流测量、柔性输电中可控硅的动态调整等许多方面得到了应用。目前在电力系统中应用的激光供能系统，都是一个激光器对应一个光接收模块，来测量单相的电压或者电流信号，若某个激光器失效，造成整个激光供能系统的工作失效，进而使得母线的此单相电压或者电流的监控信号数据丢失，给电网的安全运行造成极大的隐患，可靠性成了评价激光供能系统性能指标的最重要因素。

另一方面，由于激光器和光接收模块中光电能量转换器件的价格高昂，长距离光纤的价格也不便宜，因此产品成本是激光供能系统是否能得到大规模应用必不可少的考虑因素。一个激光器和一个光接收模块中的光电能量转换器件的合计价格在10000元左右，供能光缆的价格目前高达10000元/km，若激光器失效，更换一套系统或者器件的价格都相当高昂，给运行维护成本带来巨大的压力。

从目前使用的激光供能系统的结构来看，一个激光器对应一个光接收模块，由于此系统使用的激光器最大输出功率可达到2W，而许多远端光接收模块所需要的能量不超过300mW，即使算上供能光纤的损耗和光电能量转换器件的转换效率的影响，一个激光器以一对多方式可满足多个光接收模块的供能需要。对于目前使用的一对一方式，光能量的利用效率较低，从另一个角度看，这种一对一方式的激光供能系统的成本较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述不足，提供一种带备用激光器的高可靠性激光供能系统，从而进一步提高了激光供能系统在电网运行中的可靠性，并降低了产品成本，提高了能量利用效率高，维护也更加简单。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种带备用激光器的激光供能系统，包括依次连接的至少一个主激光器、大功率光耦合器和至少一个远端光接收模块，其特征在于，还包括备用激光器，由主激光器和备用激光器组成的激光器组作为光源，所述备用激光器处于冷备用状态，在主激光器出现故障的情况下，备用激光器自动启动并快速切换为主激光器，同时能够通过热拔插方式，将出现故障的激光器更换。

下面列举本发明的三种具体实现形式。

第一种是：大功率光耦合器为3×3大功率光耦合器，用于将2个主激光器发出的光能量耦合，再按1∶1∶1的比例重新分配到3个通道用多芯供能光纤进行传输，给3个远端光接收模块提供光能量。

第二种是：大功率光耦合器为M×N大功率光耦合器，用于将M-1个主激光器发出的光能量先进行耦合，再等比例重新分配到N个通道用多芯供能光纤进行传输，给N个远端光接收模块提供光能量，其中，M≤N。

第三种是：大功率光分路器包括M×1大功率光分路器和1×N大功率光分路器以及连接在两者之间的单芯供能光纤，用于将M-1个主激光器发出的光能量先用M×1大功率光分路器进行耦合，通过单芯供能光纤长途传输，再用1×N大功率光分路器等比例重新分配到N个通道，给N个远端光接收模块提供光能量，其中，M≤N。

本实用新型的带备用激光器的高可靠性激光供能系统，采用主激光器与备用激光器组成激光器组作为光源，在较少的主激光器提供的能量足够满足较多的光接收模块的需要时，备用激光器的使用，进一步降低了激光器失效给电网运行带来的安全隐患，极大地提高了激光供能系统运行的可靠性。在单个激光供能系统中，大功率光耦合器数量不多，成本不高，但是利用不同种类的大功率光耦合器，以最少数量的激光器、大功率光分路器和光纤，实现更多通道的光能量的传输，可以大大降低产品成本并提高了激光供能系统的能量利用效率。整个激光供能系统具有可靠性高，成本低，能量利用效率高，维护简单的特点。

附图说明

图1是采用3×3大功率光耦合器，并带有备用激光器的激光供能系统的示意图；

图2是采用M×N大功率光耦合器，并带有备用激光器的激光供能系统的示意图；

图3是采用M×1和1×N大功率光分路器组合，并带有备用激光器的激光供能系统的示意图。

其中：

11：主激光器           12：备用激光器

21：3×3大功率光耦合器 22：M×N大功率光耦合器

23：M×1大功率光分路器 24：1×N大功率光分路器

31：远端光接收模块     41：多芯供能光纤

41：单芯供能光纤

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的带备用激光器的高可靠性激光供能系统做出详细说明。

本实用新型的带备用激光器的高可靠性激光供能系统，采用主激光器与备用激光器组成的激光器组作为光源，主激光器处于工作状态，构成主光源，保证光供能的充足，备用激光器处于冷备用状态，构成辅助光源。在主激光器出现故障的情况下，备用激光器可以自动启动并快速切换为主激光器。同时能够通过热拔插方式，将出现故障的激光器更换，使它作为备用激光器并处于冷备用状态。整个过程无需系统断电，始终保证激光供能系统的不间断工作。

在备用激光器保证可靠性的同时，通过不同种类大功率光分路器的使用，以更少数量的激光器、大功率光分路器和光纤，实现更多通道的光能量的传输。

实施例1：

参见图1，对于电力系统母线的三相供电问题，利用3×3大功率光耦合器21，实现将2个主激光器11发出的光能量耦合，再按1∶1∶1的比例重新分配到3个通道用多芯供能光纤41进行传输，给3个远端光接收模块31提供光能量。

实施例2：

参见图2，对于更多通道的供电问题，利用M×N(M≤N)大功率光耦合器22，实现将较少的(M-1)个主激光器发出的光能量先进行耦合，再等比例重新分配到更多的N个通道用多芯供能光纤41进行传输，给N个远端光接收模块提供光能量，剩下的1个激光器作为备用激光器。

实施例3：

参见图3，对于传输距离较远，考虑节省光纤资源的问题，利用M×1大功率光分路器23与1×N大功率光分路器24的组合(M≤N)，实现将较少的(M-1)个主激光器发出的光能量先用M×1大功率光分路器23进行耦合，通过单芯供能光纤42长途传输，再用1×N大功率光分路器24等比例重新分配到更多的N个通道，给N个远端光接收模块提供光能量，剩下的1个激光器作为备用激光器。

Claims (4)

1.一种带备用激光器的激光供能系统，包括依次连接的至少一个主激光器、大功率光耦合器和至少一个远端光接收模块，其特征在于，还包括备用激光器，由主激光器和备用激光器组成的激光器组作为光源，所述备用激光器处于冷备用状态，在主激光器出现故障的情况下，备用激光器自动启动并快速切换为主激光器，同时能够通过热拔插方式，将出现故障的激光器更换。

2.根据权利要求1所述的带备用激光器的激光供能系统，其特征在于，所述的大功率光耦合器为3×3大功率光耦合器，用于将2个主激光器发出的光能量耦合，再按1∶1∶1的比例重新分配到3个通道用多芯供能光纤进行传输，给3个远端光接收模块提供光能量。

3.根据权利要求1所述的带备用激光器的激光供能系统，其特征在于，所述的大功率光耦合器为M×N大功率光耦合器，用于将M-1个主激光器发出的光能量先进行耦合，再等比例重新分配到N个通道用多芯供能光纤进行传输，给N个远端光接收模块提供光能量，其中，M≤N。

4.根据权利要求1所述的带备用激光器的激光供能系统，其特征在于，所述的大功率光分路器包括M×1大功率光分路器和1×N大功率光分路器以及连接在两者之间的单芯供能光纤，用于将M-1个主激光器发出的光能量先用M×1大功率光分路器进行耦合，通过单芯供能光纤长途传输，再用1×N大功率光分路器等比例重新分配到N个通道，给N个远端光接收模块提供光能量，其中，M≤N。

Images