CN116111730B - 基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法 - Google Patents

基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，所述监测方法包括以下步骤：采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型，根据评估模型与梯度值（Ymin、Ymax）的对比结果，共纤传输***选择唤醒该节点的传感单元进入运行状态或发出预警信号并对节点制定配电策略，基于共纤传输***辅助为传感单元供电，能充分利用光纤的巨大带宽资源，大幅度提高***传输容量，降低传输成本。本发明可以降低传感单元对电力资源的损耗，并能够进行提前预警，从而在电气设备与输电线路故障前发出预警提示，监测性能好，保证电网电力传输的稳定性。

Description

基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法
技术领域
本发明涉及电网监测技术领域，具体涉及基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法。
背景技术
基于电子技术的信息采集与信息传输技术是当前物联网终端层的主要技术手段，具有多功能、高效、便捷、应用范围广等优点，适用于各类环境中对电网电力的监测应用。
现有技术存在以下不足：
1、 由于受能源供应等因素限制，特殊环境下例如架空输电线路与地下管廊等，电子式终端通常供能问题引发一系列的不便，存在潜在的安全风险，会影响监测***运行，进而破坏电网***的安全有效运转；
2、 现有技术为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，进行实时监测，然而，该种监测方法一是增加监测能耗，二是只有在电气设备或输电线路出现故障时才能监测并发出警报，无法提前预警，使用存在局限性。
发明内容
本发明的目的是提供基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，以解决背景技术中不足。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
S1：以电气设备为节点，在电气设备与输电线路上部署传感单元；
S2：利用电力光缆的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输搭建共纤传输***辅助为传感单元供电；
S3：采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型；
S4：根据评估模型与梯度值（Ymin、Ymax）的对比结果，共纤传输***选择唤醒该节点的传感单元进入运行状态或发出预警信号并对节点制定配电策略。
在一个优选的实施方式中，步骤S3中，评估模型建立包括以下步骤：
采集设备参数与电缆参数以及环境参数，通过归一化处理后，建立评估模型
Figure SMS_1
，表达式为：
Figure SMS_2
，
式中，
Figure SMS_3
为设备参数、/>
Figure SMS_4
为电缆参数、/>
Figure SMS_5
为环境参数，/>
Figure SMS_6
分别为设备参数、电缆参数以及环境参数的比例系数，且
Figure SMS_7
。
所述设备参数
Figure SMS_8
用于体现电气设备的运行负载状态，/>
Figure SMS_9
表示电气设备负载，/>
Figure SMS_10
表示电气设备负载变化频率；
所述电缆参数
Figure SMS_11
用于体现输电线路的使用稳定性，/>
Figure SMS_12
表示电缆阻抗，/>
Figure SMS_13
表示电缆绝缘率；
所述环境参数
Figure SMS_14
用于体现节点环境中温度的上升率，/>
Figure SMS_15
表示 />
Figure SMS_16
时刻检测节点环境温度，/>
Figure SMS_17
表示 />
Figure SMS_18
时刻检测节点环境温度。
在一个优选的实施方式中，步骤S4包括以下步骤：
S4.1：若节点的评估模型
Figure SMS_19
梯度值Ymin，***无需唤醒节点中的传感单元；
S4.2：若节点的梯度值Ymin≤评估模型
Figure SMS_20
≤梯度值Ymax，***唤醒该节点中的传感单元进入运行状态；
S4.3：若评估模型
Figure SMS_21
＞梯度值Ymax，监测***预测节点中，***发出预警信号，并针对该节点电网制定相应的配电策略。
在一个优选的实施方式中，所述共纤传输***包括光源、光放大器、合波器和分波器；
光源用于产生激光，对光源进行强度调制的方法有直接调制和间接调制，光放大器对光信号进行放大，补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信***的传输距离，合波器与分波器将不同光波长的信号合在一起。
在一个优选的实施方式中，设共纤传输***中光纤为一个圆形孔径，高斯光束通过大小有限的圆孔，导致能量损耗，基模高斯光束在某一横截面上的光强分布为：
Figure SMS_22
，
式中，x为从光斑中心开始的距离，w为
Figure SMS_23
强度对应的光斑半径，/>
Figure SMS_24
为峰值光强；
计算基模高斯光束通过半径为a的圆孔后功率
Figure SMS_25
与总功率P之比，透过率T，表达式为：
Figure SMS_26
，
计算得出在激光与光纤耦合时，激光能量在光纤端面处的相对衍射损耗为：
Figure SMS_27
，
其中，r为纤芯半径，w为光纤端面处的光斑半径，当
Figure SMS_28
时，光纤端面处的相对衍射损耗Δw/w1=%，在光纤端面处激光注入光斑半径≤芯径的2/3。
在一个优选的实施方式中，所述共纤传输***中，光电转换***将远端传输的激光能量转换为电能输出，光照使不均匀半导体或均匀半导体PN结中电子和空穴在空间分开而产生电位差，即当照射的光子能量大于等于带隙能量的时候就会产生光生伏特效应：
Figure SMS_29
，
式中：
Figure SMS_30
为半导体材料带隙能量，单位eV，/>
Figure SMS_31
为普朗克常量，6.6260693×10-34
Figure SMS_32
，/>
Figure SMS_33
为光速，2.99792458×108m/s；/>
Figure SMS_34
为光频率，单位Hz。
在一个优选的实施方式中，所述共纤传输***的光电池使用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，对于P型InGaAs和InP，当掺杂浓度为1E18cm-3时，少子扩散长度为1.1μm，窗口层厚度≤1μm。
在一个优选的实施方式中，当传输距离为几百米时，选择禁带宽度大的GaAs材料制作光能量电池；
当传输距离为1公里以上时，使用中长波激光器，选择禁带宽度小的InGaAs、GaSb材料制作光能量电池。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
1.本发明基于共纤传输***辅助为传感单元供电，能充分利用光纤的巨大带宽资源，大幅度提高***传输容量，降低传输成本，并且通过采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型，根据评估模型与梯度值Ymin、梯度值Ymax的对比结果，判断唤醒该节点的传感单元进入运行状态或发出预警信号，一是降低传感单元对电力资源的损耗，二是能够进行提前预警，从而在电气设备与输电线路故障前发出预警提示，监测性能好，保证电网电力传输的稳定性；
2.本发明通过采集设备参数与电缆参数以及环境参数，通过归一化处理后，建立评估模型
Figure SMS_35
，将多源参数综合分析处理，有利于提高数据的处理效率，并且在节点电网处于稳定运行状态时，节点中的传感单元为休眠状态，从而降低监测***的电能损耗，降低成本，当电网处于不稳定运行状态时，唤醒传感单元进入运行状态，当电网运行处于较差状态时，直接发出预警并重新为该节点制定配电策略，监测性能更好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明共纤传输***的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，本实施例所述基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
以电气设备为节点，在电气设备与输电线路上部署传感单元，监测时，利用电力光缆的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输搭建共纤传输***，共纤传输***辅助为传感单元供电，采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型，若节点的梯度值Ymin＜评估模型≤梯度值Ymax，共纤传输***唤醒该节点的传感单元进入运行状态，若节点的评估模型＞梯度值Ymax，共纤传输***发出预警信号并对节点做出配电策略。
本申请基于共纤传输***辅助为传感单元供电，能充分利用光纤的巨大带宽资源，大幅度提高***传输容量，降低传输成本，并且通过采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型，根据评估模型与梯度值Ymin、梯度值Ymax的对比结果，判断唤醒该节点的传感单元进入运行状态或发出预警信号，一是降低传感单元对电力资源的损耗，二是能够进行提前预警，从而在电气设备与输电线路故障前发出预警提示，监测性能好，保证电网电力传输的稳定性。
本实施例中，共纤传输***包括光源、光放大器、合波器和分波器；
光源：作用是产生激光，它是组成密集型光波复用（DWDM）***的重要器件，DWDM***光源的两个突出的特点是具有比较大的色度色散容限值，标准而稳定的波长，对光源进行强度调制的方法有直接调制和间接调制，光波长转换器分为开放式和集成式两种应用形式，所谓的“开放式”是指在同一个DWDM***中，可以接入不同厂商的同步数字体系***，而集成式DWDM***没有采用波长转换技术，要求复用终端的光信号的波长符合***的规范，在实际应用中，开放式和集成DWDM可以混合使用；
光放大器(OA）：是一种不需要经过光/电/光的变换而直接对光信号进行放大的有源器件，能补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信***的传输距离；
合波器与分波器：在DWDM***中，DWDM器件分为合波器和分波器两种，将不同光波长的信号合在一起的器件称为合波器，一般要求分波器、合波器的复用信道数量足够、***损耗小，隔离度大，通带范围宽，低的偏振相关性等。
请参阅图2所示，共纤传输***还包括：
激光器：激光器选择定制拉曼光源作为能量光源，此拉曼光源可以提供较大的功率输出，在该波长下光电池有较高的转化效率，且在电力光缆中的传输损耗较低；
WDM：WDM波分复用是将一系列波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输再在接收端将各个不同波长的光信号分开的通信技术。在此处波分复用器实现为能量光与信号光提供输入输出通路和相互分离的作用；
5km光纤：选用普通单模光纤为能量传输和信息回传提供通道；
光发射机和接收器：选择常规1550nm光发射机和接收机即可。
在单根光纤中实现信息与能量的共同传输，信息流将主要受到非线性干扰及多源耦合等问题影响，其中，通信信号在光纤中受影响的非线性效应主要包含有受激布里渊散射、受激拉曼散射和四波混频。
其中，四波混频是多个光波在介质中相互作用所引起的非线性效应，这也是介质的三阶极化系数引起的，当三个不同频率光波（例如信息载波、能量载波及能量载波的布里渊散射或受激拉曼散射等）在同一根光纤中同时传输时，由于四波混频效应会产生新的光频率分量，称为四波混频光，产生四波混频过程会对原信息光载波产生能量的损耗及干扰。
光纤中的非线性效应分为两类：非弹性过程和弹性过程，由受激散射引起的非弹性过程，主要有受激布里渊散射（SBS）和受激拉曼散射（SRS），为了优化***设计，综合考虑这些非线性效应的影响是非常必要的，SBS是入射光波与介质热致声波和散射波之间的一种耦合相互作用过程；
受激布里渊散射（SBS）在单模光纤中只要几mW就可以产生，发射损耗甚至可以达到60％。布里渊散射的缺点是：增加额外损耗，引起倍频漂移，增加返回激光器的能量，在大功率激光的传输中，它主要导致功率载荷增大，降低激光损伤阈值，在石英光纤中SBS的产生激光功率阈值可以表示为：
Figure SMS_36
，
其中G为阈值增益系数，当光纤长度较长时其值近似为21，
Figure SMS_37
是光纤有效截面积，/>
Figure SMS_38
为布里渊峰值增益，/>
Figure SMS_39
为光纤的有效长度；
由公式可知，SBS的阈值与光纤的长度和芯径大小直接相关，光纤的芯径越大，长度越短，SBS的阈值越大，光纤传能的额外损耗就越小；
实际其参数G阈值增益系数还与泵浦光的谱宽和频率，温度有关，所以激光器的波长和频谱宽度，温度等也是SBS阈值的影响因素。
受激拉曼散射（SRS）是强激光与物质相互作用所产生的受激声子对入射光的散射，它具有散射光能和使波长发牛偏移的作用，SRS的强度极高，可以达到与中心的瑞利散射强度相比拟的程度，它与SBS的区别在于：前者参与的是光学声子，后者参与的是声学声子，其阈值功率计算公式与SBS类似：
Figure SMS_40
，
其中G值近似为16，
Figure SMS_41
为拉曼峰值增益，由此可知光纤结构等参数对SRS的影响与SBS类似。
假设光纤为一个圆形孔径，高斯光束通过大小有限的圆孔，导致能量损耗。基模高斯光束在某一横截面上的光强分布为：
Figure SMS_42
，
式中，x为从光斑中心开始的距离，w为1/
Figure SMS_43
强度对应的光斑半径，/>
Figure SMS_44
为峰值光强；
因此，基模高斯光束通过半径为a的圆孔后功率
Figure SMS_45
与总功率P之比，即透过率T：
Figure SMS_46
，
计算得出在激光与光纤耦合时，激光能量在光纤端面处的相对衍射损耗为：
Figure SMS_47
，
其中，r为纤芯半径，w为光纤端面处的光斑半径。
经过计算，当
Figure SMS_48
时，光纤端面处的相对衍射损耗Δw/w=1%，因此要实现高耦合效率，在光纤端面处激光注入光斑半径需不大于芯径的2/3。
在单根光纤中实现信息与能量的共同传输，信息流将主要受到非线性干扰及多源耦合等问题影响，通信信号在光纤中受影响的非线性效应主要包含有受激布里渊散射、受激拉曼散射和四波混频，其中，四波混频是多个光波在介质中相互作用所引起的非线性效应，这也是介质的三阶极化系数引起的。
DWDM***包含以下结构：
(1)光发射***：光发射机是WDM***的核心，除了对WDM***中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM***的不同应用(主要是传输光纤的类型和传输距离)来选择具有一定色度色散容量的发射机，在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器(BA)放大输出；
(2)光中继放大器：经过长距离(80-120km)光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器(EDFA)，在WDM***中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能；
(3)光接收***：在接收端，光前置放大器(PA)放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能；
(4)光监控信道：光监控信道的主要功能是监控***内各信道的传输情况。在发送端***本节点产生的波长为(1550nm)的光监控信号，与主信道的光信号合波输出，在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出(1550nm)波长的光监控信号和业务信道光信号，帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的；
(5)网络管理***：网络管理***通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM***进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
实施例2
共纤传输***中光电转换***的目的是尽可能地将远端传输的激光能量转换为电能输出，半导体材料拥有光生伏特效应，即光照使不均匀半导体或均匀半导体PN结中电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象称为光生伏特效应，简言之即：当照射的光子能量大于等于带隙能量的时候就会产生光生伏特效应：
Figure SMS_49
，
式中：
Figure SMS_50
为半导体材料带隙能量，单位eV，/>
Figure SMS_51
为普朗克常量，6.6260693×10-34焦耳（J）•秒（s），/>
Figure SMS_52
为光速，2.99792458×108m/s；/>
Figure SMS_53
为光频率，单位Hz。
PN结产生光生伏特的大小：与照射光的强度成正比。
所述共纤传输***的光电池使用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，InP带隙较宽，对1550nm波段的光全透过，与InGaAs形成的P-P型异质结的带阶势垒较小，对于P型InGaAs和InP，当掺杂浓度为1E18cm-3时，少子扩散长度约为1.1μm，因此窗口层厚度控制在1μm以内。
当传输距离仅为几百米或更近时，可选择禁带宽度大的GaAs材料制作光能量电池，这样能够获得更高的转换效率；当传输距离为1公里以上甚至几十几百公里时，应当选择中长波激光器，相应地选择禁带宽度小的InGaAs、GaSb等材料制作光能量电池，使损耗减小，最终提高转换效率，经过调研，选用晶格匹配的InP半绝缘衬底进行外延制备，并能在半绝缘衬底上实现单元串联，提高器件的输出电压；
由于衬底是半绝缘衬底，需要进行多次光刻来制备同侧电极，子电池与子电池之间用湿法腐蚀法腐蚀至半绝缘的衬底形成沟道实现分离，再将单元电池的一部分腐蚀至N+层，以便制作欧姆接触，断面处使用聚酰亚胺进行绝缘保护，然后蒸镀金属实现子电池之间的的串联，如图所示，芯片电极图形的设计也非常关键，在大功率光照下，电极对芯片光敏面的遮挡会影响芯片的吸收效率，因此要在收集尽量多的光生电荷前提下，减少叉指电极的面积。
采用背照式芯片结构，即光从衬底背面（镀有增透膜）进入，这种结构有以下优点：
①背照式结构避免了金属电极对激光的遮挡，提高了光敏面占空比；
②在背光测的P面能够被金属全覆盖，形成良好的欧姆接触，减少了芯片的内阻，提高光生电流收集效率；
③使用背照式结构能够在陶瓷片上制备图形进行串联并联，简化了工艺。
由于单模光纤中出来的光斑较小，为了更好的与光斑匹配多结芯片制成直径为2mm圆形结构，封装在覆铜板上。
实施例3
上述实施例1中，采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型，若节点的梯度值Ymin＜评估模型≤梯度值Ymax，***唤醒该节点的传感单元进入运行状态，若节点的评估模型＞梯度值Ymax，***发出预警信号并对节点做出配电策略包括以下步骤：
采集设备参数与电缆参数以及环境参数，通过归一化处理后，建立评估模型
Figure SMS_54
，表达式为：
Figure SMS_55
，
式中，
Figure SMS_56
为设备参数、/>
Figure SMS_57
为电缆参数、/>
Figure SMS_58
为环境参数，/>
Figure SMS_59
分别为设备参数、电缆参数以及环境参数的比例系数，且
Figure SMS_60
，比例系数/>
Figure SMS_61
的具体值由本领域技术人员根据实际操作经验进行设置。
设备参数
Figure SMS_62
：设备参数主要用于体现电气设备的运行负载状态，/>
Figure SMS_63
表示电气设备负载，/>
Figure SMS_64
表示电气设备负载变化频率，电气设备负载以及电气设备负载变化频率过大均会导致电气设备对电力传输能力和稳定性下降；
电缆参数
Figure SMS_65
：电缆参数主要用于体现输电线路的使用稳定性，/>
Figure SMS_66
表示电缆阻抗，/>
Figure SMS_67
表示电缆绝缘率，电缆阻抗越大或电缆绝缘率越小均会导致输电线路的使用稳定性下降；
环境参数
Figure SMS_68
：环境参数主要用于体现节点环境中温度的上升率，/>
Figure SMS_69
表示/>
Figure SMS_70
时刻检测节点环境温度，/>
Figure SMS_71
表示/>
Figure SMS_72
时刻检测节点环境温度，环境节点环境中温度的上升率越大，说明节点环境在将来某一时刻时，存在温度超过阈值的可能，需要提前预警。
将获取的评估模型
Figure SMS_73
与梯度值Ymin、梯度值Ymax进行对比，Ymax/>
Figure SMS_74
Ymin，其中，梯度值Ymin为节点最小预警值，梯度值Ymax为节点最大预警值；
若节点的评估模型
Figure SMS_75
梯度值Ymin，***无需唤醒节点中的传感单元。
若节点的梯度值Ymin＜评估模型
Figure SMS_76
≤梯度值Ymax，***唤醒该节点中的传感单元进入运行状态，共纤传输***为传感单元供电后，传感单元启动进行监测，当监测到电网中存在故障时，发出警报提示；
若评估模型
Figure SMS_77
＞梯度值Ymax，监测***预测节点中，电网***即将出现故障，此时监测***发出预警信号，并针对该节点电网制定相应的配电策略。
配电策略包括减小对节点电网的电力输出或截断对该节点电网的电力输出。
本申请通过采集设备参数与电缆参数以及环境参数，通过归一化处理后，建立评估模型
Figure SMS_78
，将多源参数综合分析处理，有利于提高数据的处理效率，并且在节点电网处于稳定运行状态时，节点中的传感单元为休眠状态，从而降低监测***的电能损耗，降低成本，当电网处于不稳定运行状态时，唤醒传感单元进入运行状态，当电网运行处于较差状态时，直接发出预警并重新为该节点制定配电策略，监测性能更好。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质(例如，DVD）、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个）或复数项(个）的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个），可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，ROM）、随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：所述监测方法包括以下步骤：
S1：以电气设备为节点，在电气设备与输电线路上部署传感单元；
S2：利用电力光缆的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输搭建共纤传输***辅助为传感单元供电；
S3：采集设备参数与电缆参数以及环境参数，进行公式计算后建立评估模型；
S4：根据评估模型与梯度值Ymin、Ymax的对比结果，共纤传输***选择唤醒该节点的传感单元进入运行状态或发出预警信号并对节点制定配电策略；
步骤S3中，评估模型建立包括以下步骤：
采集设备参数与电缆参数以及环境参数，通过归一化处理后，建立评估模型
Figure QLYQS_1
，表达式为：
Figure QLYQS_2
，
式中，
Figure QLYQS_3
为设备参数、/>
Figure QLYQS_4
为电缆参数、/>
Figure QLYQS_5
为环境参数，
Figure QLYQS_6
分别为设备参数、电缆参数以及环境参数的比例系数，且/>
Figure QLYQS_7
；
所述设备参数
Figure QLYQS_8
用于体现电气设备的运行负载状态，/>
Figure QLYQS_9
表示电气设备负载，/>
Figure QLYQS_10
表示电气设备负载变化频率；
所述电缆参数
Figure QLYQS_11
用于体现输电线路的使用稳定性，/>
Figure QLYQS_12
表示电缆阻抗，/>
Figure QLYQS_13
表示电缆绝缘率；
所述环境参数
Figure QLYQS_14
用于体现节点环境中温度的上升率，/>
Figure QLYQS_15
表示/>
Figure QLYQS_16
时刻检测节点环境温度，/>
Figure QLYQS_17
表示/>
Figure QLYQS_18
时刻检测节点环境温度。
2.根据权利要求1所述的基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：步骤S4包括以下步骤：
S4.1：若节点的评估模型
Figure QLYQS_19
梯度值Ymin，***无需唤醒节点中的传感单元；
S4.2：若节点的梯度值Ymin≤评估模型
Figure QLYQS_20
≤梯度值Ymax，***唤醒该节点中的传感单元进入运行状态；
S4.3：若评估模型
Figure QLYQS_21
＞梯度值Ymax，监测***预测节点中，***发出预警信号，并针对该节点电网制定相应的配电策略。
3.根据权利要求1所述的基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：所述共纤传输***包括光源、光放大器、合波器和分波器；
光源用于产生激光，对光源进行强度调制的方法有直接调制和间接调制，光放大器对光信号进行放大，补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信***的传输距离，合波器与分波器将不同光波长的信号合在一起。
4.根据权利要求3所述的基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：设共纤传输***中光纤为一个圆形孔径，高斯光束通过大小有限的圆孔，导致能量损耗，基模高斯光束在某一横截面上的光强分布为：
Figure QLYQS_22
，
式中，x为从光斑中心开始的距离，w为1/
Figure QLYQS_23
强度对应的光斑半径，/>
Figure QLYQS_24
为峰值光强；
计算基模高斯光束通过半径为a的圆孔后功率
Figure QLYQS_25
与总功率P之比，透过率T，表达式为：
Figure QLYQS_26
，
计算得出在激光与光纤耦合时，激光能量在光纤端面处的相对衍射损耗为：
Figure QLYQS_27
，
其中，r为纤芯半径，w为光纤端面处的光斑半径，当
Figure QLYQS_28
时，光纤端面处的相对衍射损耗Δw/w=1%，在光纤端面处激光注入光斑半径≤芯径的2/3。
5.根据权利要求4所述的基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：所述共纤传输***中，光电转换***将远端传输的激光能量转换为电能输出，光照使不均匀半导体或均匀半导体PN结中电子和空穴在空间分开而产生电位差，即当照射的光子能量大于等于带隙能量的时候就会产生光生伏特效应：
Figure QLYQS_29
，
式中：
Figure QLYQS_30
为半导体材料带隙能量，单位eV，/>
Figure QLYQS_31
为普朗克常量，6.6260693×10-34/>
Figure QLYQS_32
，
Figure QLYQS_33
为光速，2.99792458×108m/s；/>
Figure QLYQS_34
为光频率，单位Hz。
6.根据权利要求5所述的基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：所述共纤传输***的光电池使用与InGaAs晶格匹配的InP材料制备，对于P型InGaAs和InP，当掺杂浓度为1E18cm-3时，少子扩散长度为1.1μm，窗口层厚度≤1μm。
7.根据权利要求6所述的基于电力光缆共纤传输***的电网监测方法，其特征在于：当传输距离为几百米时，选择禁带宽度大的GaAs材料制作光能量电池；
当传输距离为1公里以上时，使用中长波激光器，选择禁带宽度小的InGaAs、GaSb材料制作光能量电池。
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