電力傳輸技術(shù)研究論文
隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)不斷地進(jìn)步,對(duì)于電力的傳輸技術(shù)也向著無線電力傳輸發(fā)展。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的電力傳輸技術(shù)研究論文，供大家參考。
電力傳輸技術(shù)研究論文范文一：淺析電力光纖傳輸技術(shù)
【摘 要】本文通過對(duì)光電效應(yīng)原理的解析，闡述了光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)與傳輸光介質(zhì)的構(gòu)成，對(duì)光信號(hào)的調(diào)整與放大的各種方式與設(shè)備進(jìn)行了研究與總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】諧振條件;強(qiáng)度調(diào)制;光纖放大;分路
當(dāng)光照射到金屬或半導(dǎo)體上產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象。光電流的強(qiáng)度與入射光成正比;當(dāng)入射光的頻率低于紅限頻率時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。入射光的頻率太高，半導(dǎo)體材料對(duì)光的吸收系數(shù)將變大。光纖傳輸技術(shù)正是將此項(xiàng)物理現(xiàn)象應(yīng)用到通訊中。
一、光纖傳輸特點(diǎn)與光構(gòu)成
(一)光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。光纖對(duì)光信號(hào)的衰減極小。每km光纖對(duì)信號(hào)的衰減為0.2分貝，調(diào)幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數(shù)字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質(zhì)量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可復(fù)用幾十個(gè)波長，每個(gè)波可傳輸幾千套電視節(jié)目。
(二)激光。英文為Laser(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射)，受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種：自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收。產(chǎn)生激光的三個(gè)條件：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件(受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗)和諧振條件(直射光與反射光位相相同)。工作物質(zhì)(激活物質(zhì))、泵浦系統(tǒng)和諧振腔構(gòu)成激光器的基本組成結(jié)構(gòu)。
(三)與激光有關(guān)的基本概念。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù));激活物質(zhì)(具有能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能級(jí)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)); 泵浦過程(激勵(lì)過程，即通過外界不斷供給能量，促使低能態(tài)粒子盡快躍遷的過程); 諧振腔(使受激輻射光在兩個(gè)反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大)。
二、光信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)
(一)光信號(hào)的副載波強(qiáng)度調(diào)制。AM-IM的特點(diǎn)是傳輸節(jié)目更多，但對(duì)激光器的要求較高，光接收機(jī)的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm激光，無中繼距離不超過35 km。FM-IM的特點(diǎn)是對(duì)激光器線性的要求不高，傳輸距離較大。圖像質(zhì)量高交調(diào)互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為接收調(diào)頻波的背景噪聲，對(duì)圖像質(zhì)量的影響較小。但所占頻道較寬(每個(gè)頻道35 MHz～40 MHz)，一根光纖只能傳輸16～18套電視節(jié)目，光接收機(jī)輸出的信號(hào)需經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換器才能送入用戶。可組成一個(gè)衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。PCM-IM方式：失真小，無噪聲積累，多級(jí)傳輸后載噪比仍可達(dá)60 dB，C/CTB和C/CSO可達(dá)70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數(shù)千公里。但價(jià)格貴;無壓縮時(shí)，一根光纖只能傳輸16套節(jié)目。經(jīng)過壓縮，可傳輸數(shù)百套節(jié)目，但成本較高。
(二)光調(diào)制器原理。直接調(diào)制的技術(shù)簡(jiǎn)單，損耗小，易于實(shí)現(xiàn)。但易出現(xiàn)附加頻率調(diào)制或啁秋效應(yīng)(chirping)。出現(xiàn)組合二次互調(diào)失真(CSO)。內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制需要通過專門的調(diào)制器。外調(diào)制效率較低，但無啁秋效應(yīng)。光接收機(jī)的任務(wù)是把光信號(hào)恢復(fù)成電信號(hào)。硅波長響應(yīng)范圍為0.5μm～1.0μm，鍺和InGaAs為1.1μm～1.6μm。
三、光纜
光纜的基本組成部分有光纖、導(dǎo)電線芯、加強(qiáng)筋、護(hù)套。光纜的接續(xù)分固定連接(粘接和熔接)與活動(dòng)連接(光連接器和機(jī)械連接子)兩類。
(一)模擬光纖干線的基本原理。光發(fā)射機(jī)將電視信號(hào)調(diào)制到光信號(hào)上，光分路器把光信號(hào)分成不同比例，分別送入各光節(jié)點(diǎn)，光纖放大器將光纖中的光信號(hào)放大，使之傳輸更遠(yuǎn)的距離，光接收機(jī)從光信號(hào)中解調(diào)出電信號(hào)。光發(fā)射機(jī)有直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)、YAG外調(diào)制光發(fā)射機(jī)、DFB外調(diào)制光發(fā)射機(jī)。光接收機(jī)(optical receiver)應(yīng)用在通信的光纖傳輸與接入，負(fù)責(zé)接收光信號(hào)的設(shè)備。通常由光檢測(cè)器、光放大器和均衡器以及其他信號(hào)處理設(shè)備組成。光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的性能。光信號(hào)經(jīng)由光發(fā)射機(jī)發(fā)射與傳輸后，脈沖的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時(shí)光接收機(jī)檢測(cè)經(jīng)過傳輸?shù)乃p過的光信號(hào)，將其放大和整形，從而復(fù)生原信號(hào)。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有后置放大器(光增強(qiáng)器);前置放大器(預(yù)放器)以及光中繼器。
(二)摻鉺光纖放大器(EDFA)。雙摻雜EDFA同時(shí)摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達(dá)3 W，波長為1.047 μm，信號(hào)光輸出功率達(dá)2×500mW(27+3dBm)。包層泵浦EDFA的光纖有兩個(gè)包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光(波長為910 nm～990 nm)從第一包層輸入?？煞糯?537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達(dá)3000 mW以上。三種泵浦方式進(jìn)行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦;噪聲方面前向泵浦<雙向泵浦<后向泵浦。摻鐠光纖放大器(PDFA)的高增益區(qū)在1.3 μm附近，最高可達(dá)42 dB，最大輸出功率達(dá)280 mW，在30 nm帶寬內(nèi)，可以得到大于100 mW的輸出功率。PDFA與1.48 μm泵浦的EDFA的噪聲性能差不多。
四、光纖通信技術(shù)的特征和發(fā)展方向
(一)光纖通信的特征。光纖通信的可靠性很高、抗外力干擾的能力也很優(yōu)秀而且傳輸速率也很快、信號(hào)質(zhì)量強(qiáng)度高穩(wěn)定等等。這些優(yōu)點(diǎn)正是在國家電力系統(tǒng)信息傳遞中所遇到的難題。電力信號(hào)的傳輸要適應(yīng)全天候的天氣變化，光纖傳輸不受自然環(huán)境和物理環(huán)境影響，具有良好的抵御信號(hào)干擾的能力和自我修復(fù)力。比較目前的幾種通信技術(shù)光纖是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，效果也是最好的。和其他網(wǎng)絡(luò)的融合拓展，減少電力系統(tǒng)的資金浪費(fèi)。
(二)光纖通信的發(fā)展方向。從過去的幾十年的電子通訊技術(shù)發(fā)展的過程來看，傳輸信息量和傳輸效率一直是我們追求的目標(biāo)。通常情況下，效率提升和成本的增加成文的正比，這個(gè)系數(shù)大約是10：1。二十年里，傳輸速度從10Mbps躍升到10Gbps，效率提升了數(shù)量級(jí)別。未來的發(fā)展仍舊是大容量和高速度。一根光纖的寬帶利用率不到1%，還有99%的空間有待利用和開發(fā)。其實(shí)我們已經(jīng)開始使用波長分開重復(fù)使用的方法來開發(fā)光纖的寬帶資源，這種方法簡(jiǎn)稱WDM。
寬帶和光纖都是信息的傳輸渠道，如果采用WDM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳輸效率的大幅度提升，但是這種傳輸仍然是點(diǎn)到點(diǎn)的線性傳輸，不利于信息的互動(dòng)交流。如果將光纜連接開發(fā)出信息交流平臺(tái)，電力系統(tǒng)傳輸實(shí)現(xiàn)容量的再次提升，為電網(wǎng)節(jié)省開支提高效率。
五、結(jié)束語
光工作平臺(tái)的輸入輸出是一個(gè)綜合性指標(biāo)，其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。
參考文獻(xiàn)：
[1]李鑒增.光纖傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：中國廣播電視出版社，2009.
[2]紀(jì)越峰.光纜通信系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1992.
[3]朱洪波，傅海陽，吳志忠，等.無線接入網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，2000.
電力傳輸技術(shù)研究論文范文二：電力光纖傳輸技術(shù)探討
摘 要 本文通過對(duì)光電效應(yīng)原理的解析，闡述了光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)與傳輸光介質(zhì)的構(gòu)成，對(duì)光信號(hào)的調(diào)整與放大的各種方式與設(shè)備進(jìn)行了研究與總結(jié)。
關(guān)鍵詞 諧振條件;強(qiáng)度調(diào)制;光纖放大;分路
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597(2013)17-0047-01
當(dāng)光照射到金屬或半導(dǎo)體上產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象。光電流的強(qiáng)度與入射光成正比;當(dāng)入射光的頻率低于紅限頻率時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。入射光的頻率太高，半導(dǎo)體材料對(duì)光的吸收系數(shù)將變大。光纖傳輸技術(shù)正是將此項(xiàng)物理現(xiàn)象應(yīng)用到通訊中。
1 光纖傳輸特點(diǎn)與光構(gòu)成
1.1 光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)
光纖對(duì)光信號(hào)的衰減極小。每km光纖對(duì)信號(hào)的衰減為0.2分貝，調(diào)幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數(shù)字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質(zhì)量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可復(fù)用幾十個(gè)波長，每個(gè)波可傳輸幾千套電視節(jié)目。
1.2 激光
英文為Laser(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射)，受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種：自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收。產(chǎn)生激光的三個(gè)條件：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿足閾值條件(受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗)和諧振條件(直射光與反射光位相相同)。工作物質(zhì)(激活物質(zhì))、泵浦系統(tǒng)和諧振腔構(gòu)成激光器的基本組成結(jié)構(gòu)。
1.3 與激光有關(guān)的基本概念
粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù));激活物質(zhì)(具有能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能級(jí)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)); 泵浦過程(激勵(lì)過程，即通過外界不斷供給能量，促使低能態(tài)粒子盡快躍遷的過程); 諧振腔(使受激輻射光在兩個(gè)反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大)。
2 光信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)
2.1 光信號(hào)的副載波強(qiáng)度調(diào)制
AM-IM的特點(diǎn)是傳輸節(jié)目更多，但對(duì)激光器的要求較高，光接收機(jī)的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm激光，無中繼距離不超過35 km。
FM-IM的特點(diǎn)是對(duì)激光器線性的要求不高，傳輸距離較大。圖像質(zhì)量高交調(diào)互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為接收調(diào)頻波的背景噪聲，對(duì)圖像質(zhì)量的影響較小。但所占頻道較寬(每個(gè)頻道35 MHz～40 MHz)，一根光纖只能傳輸16～18套電視節(jié)目，光接收機(jī)輸出的信號(hào)需經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換器才能送入用戶。可組成一個(gè)衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。
PCM-IM方式：失真小，無噪聲積累，多級(jí)傳輸后載噪比仍可達(dá)60 dB，C/CTB和C/CSO可達(dá)70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數(shù)千公里。但價(jià)格貴;無壓縮時(shí)，一根光纖只能傳輸16套節(jié)目。經(jīng)過壓縮，可傳輸數(shù)百套節(jié)目，但成本較高。
2.2 光調(diào)制器原理
直接調(diào)制的技術(shù)簡(jiǎn)單，損耗小，易于實(shí)現(xiàn)。但易出現(xiàn)附加頻率調(diào)制或啁秋效應(yīng)(chirping)。出現(xiàn)組合二次互調(diào)失真(CSO)。內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制需要通過專門的調(diào)制器。外調(diào)制效率較低，但無啁秋效應(yīng)。光接收機(jī)的任務(wù)是把光信號(hào)恢復(fù)成電信號(hào)。硅波長響應(yīng)范圍為0.5 μm～1.0 μm，鍺和InGaAs為1.1 μm～1.6 μm。
3 光纖的結(jié)構(gòu)和原理
光纖由光纖素線、光纖芯線、光纖軟線(單芯、雙芯)構(gòu)成，分為單模光纖(SM)和多模光纖(MM)。在-25℃～-35℃時(shí)，光纖附加損耗為0.03 dB/km～0.04 dB/km，在-40℃時(shí)，附加損耗為0.06 dB/km～0.08 dB/km。
光纖具有色散特性，輸入信號(hào)中不同頻率或不同模式光的傳播速度不同，不同時(shí)到達(dá)輸出端，使輸出波形展寬變形、失真的現(xiàn)象。 色散限制了光信號(hào)一次傳輸?shù)木嚯x;減少了傳輸?shù)男畔⑷萘?與光源的調(diào)制特性一起產(chǎn)生組合二次失真(CSO)。對(duì)數(shù)字傳輸產(chǎn)生不良影響。色散常數(shù)D=dτ/(L·dλ) 。
G.652光纖對(duì)1.31 μm光的色散為零，性能最佳;也可用于1.55 μm光;G.653光纖：零色散波長在1.55 μm附近，適于長距離、大容量的信息傳輸，但價(jià)格較貴;G.654光纖(截止波長移位光纖)：1.55 μm處的衰減最小(色散仍然較高)，用于海底光纜;G.655光纖：零色散點(diǎn)不在1.55 μm，避免發(fā)生多波長傳輸?shù)乃牟ɑ旌希糜诿芗ǚ謴?fù)用;無水峰光纖：多了一個(gè)1.4 μm的窗口(損耗比1.31 μm小，色散比1.55 μm低)，可提供從1.28 μm至1.625 μm的完整波段，可復(fù)用的波長數(shù)大大增加。
4 光纜
光纜的基本組成部分有光纖、導(dǎo)電線芯、加強(qiáng)筋、護(hù)套。光纜的接續(xù)分固定連接(粘接和熔接)與活動(dòng)連接(光連接器和機(jī)械連接子)兩類。
4.1 模擬光纖干線的基本原理
光發(fā)射機(jī)將電視信號(hào)調(diào)制到光信號(hào)上，光分路器把光信號(hào)分成不同比例，分別送入各光節(jié)點(diǎn)，光纖放大器將光纖中的光信號(hào)放大，使之傳輸更遠(yuǎn)的距離，光接收機(jī)從光信號(hào)中解調(diào)出電信號(hào)。光發(fā)射機(jī)有直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)、YAG外調(diào)制光發(fā)射機(jī)、DFB外調(diào)制光發(fā)射機(jī)。光接收機(jī)(optical receiver)應(yīng)用在通信的光纖傳輸與接入，負(fù)責(zé)接收光信號(hào)的設(shè)備。通常由光檢測(cè)器、光放大器和均衡器以及其他信號(hào)處理設(shè)備組成。
光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的性能。光信號(hào)經(jīng)由光發(fā)射機(jī)發(fā)射與傳輸后，脈沖的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時(shí)光接收機(jī)檢測(cè)經(jīng)過傳輸?shù)乃p過的光信號(hào)，將其放大和整形，從而復(fù)生原信號(hào)。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有后置放大器(光增強(qiáng)器);前置放大器(預(yù)放器)以及光中繼器。
4.2 摻鉺光纖放大器(EDFA)
雙摻雜EDFA同時(shí)摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達(dá)3 W，波長為1.047 μm，信號(hào)光輸出功率達(dá)2×500mW(27+3dBm)。包層泵浦EDFA的光纖有兩個(gè)包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光(波長為910 nm～990 nm)從第一包層輸入。可放大1537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達(dá)3000 mW以上。三種泵浦方式進(jìn)行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦;噪聲方面前向泵浦<雙向泵浦<后向泵浦。
摻鐠光纖放大器(PDFA)的高增益區(qū)在1.3 μm附近，最高可達(dá)42 dB，最大輸出功率達(dá)280 mW，在30 nm帶寬內(nèi)，可以得到大于100 mW的輸出功率。PDFA與1.48 μm泵浦的EDFA的噪聲性能差不多。
4.3 光分路器
M×N光分路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端。光分路器原理分為微光型、光纖型、光波導(dǎo)通路型。光分路器的技術(shù)指標(biāo)有插入損耗：Aj=10lg(Pi/Pj);附加損耗：Af=10lg(Pi/∑Pn);分光比：kj=Pj/∑Pn。顯然，Aj=Af-10lgkj，光分路器的附加損耗值A(chǔ)f可通過固定參數(shù)表查得。
5 結(jié)束語
光工作平臺(tái)的輸入輸出是一個(gè)綜合性指標(biāo)，其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。
參考文獻(xiàn)
[1]李鑒增.光纖傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：中國廣播電視出版社，2009.
[2]紀(jì)越峰.光纜通信系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1992.
[3]朱洪波，傅海陽，吳志忠，等.無線接入網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，2000.
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