CN103827720A - 具有接地单元的水下连接组件 - Google Patents

Abstract

一种水下连接组件包括水下设备和光缆节段。该光缆节段被配置为借助第一海接地电极耦合至第一海接地，并且该水下设备被配置为借助第二海接地电极耦合至第二海接地。在使用中，第一海接地电极和第二海接地电极放置在相互分离的位置。

Description

具有接地单元的水下连接组件

技术领域

本发明涉及一种用于在水下通信系统（诸如潜艇光学远程通信系统）中使用的水下连接组件。

背景技术

在水下通信系统中，电缆通常铺设在水中以便将第一终端站连接至第二终端站。在这样的系统中，电缆可以被用于在这两个终端站之间运送大量的数据，同时从这些终端站向被浸没的放大器输送功率。这样的电缆通常被称为干线电缆或者简称干线。

在潜艇光学远程通信系统中，存在可能需要将若干陆地站或海上平台连接至干线的状况。通常，这通过使用附加节段的电缆以便将陆地站连接至干线来完成。电缆节段通常借助支路单元连接至干线。

发明内容

在许多场合中，电缆节段是通常允许供电路径的重配置的有中继（repeatered）节段。通过有中继节段，通常意在指代如下的水下光缆节段，在该水下光缆节段中，沿着光缆的长度使用一个或多个中继器，以便放大作为在该节段中传播一定距离的结果而可能已经被衰减的光信号。

这些附加节段然后通常经由功率馈送装备的电缆终端配电装置隔间（cubicle）在陆地站中安全地被终止。

另一方面，在其中附加节段的长度不足以证明使用放大器是合理的、或者其中网络被意图用于将海上平台互连至陆地站而不需要放大的一些状况中，可以使用无中继节段。

在节段上不存在中继器时，通常由直接连接至该节段的陆地站或海上平台来提供为了在该节段上操作所需要的功率。

因为呈现在干线电缆上的电压通常是高电压（上至12到15KV），所以合意的是避免如下的状况，在这些状况中呈现在干线上的该电压可能施加至该节段的终端，甚至是在电缆维护操作期间支路单元被重配置为切断时。

为了避免干线上的电压通过支路单元以及将支路单元连接至终端站的节段而被施加至终端站的情形，一种已知的解决方案是提供从支路单元的支路电缆（所述节段连接至该支路电缆）到海接地的永久连接。这通常在支路单元处或者接近支路单元完成，通常借助于海电极。这个解决方案然而呈现一个缺点，因为常常海电极到海床的牢固且持久的接触可能不总是被确保，因此导致这种海接地的失败。这种失败的一个原因可能是海电极有缺陷和/或它从支路单元隔离。在这种情况中，支路单元从海接地断开并且可能不太可能保证系统的安全。通常当在终端站（陆地站或海上平台）处执行维护操作时，支路单元被配置使得没有电连接存在于干线电缆与终端站之间，以便避免在终端站处出现不想要的高电压。

然而，如果在这种维护操作期间支路单元发生故障，则来自干线的电压可能通过该节段而施加至终端站。因此，如果接地连接失效，则上文所提到的来自干线的高电压（10KV或更高）可能出现在终端站处。这可能是危险的，因为在这样的情况中，操作人员可能与终端站接触例如执行维护操作（经常被称为电极探测（electroding）），这可能导致人员受伤和/或对陆地或海上平台的显著损坏（例如，如果高电压的意外存在产生了火花）。

本公开内容的一些实施例的特征是如下的水下连接组件，该水下连接组件包括水下设备和光缆节段，该光缆节段被配置用于向终端站运送电信号和光信号并且从终端站运送电信号和光信号，其中该光缆节段被配置为借助第一海接地电极耦合至第一海接地，并且该水下设备被配置为借助第二海接地电极耦合至第二海接地，并且其中在使用中，第一海接地电极和第二海接地电极被放置在相互分离的位置。

根据一些特定的实施例，在使用中，第一海接地电极和第二海接地电极借助海接地单元而相互分离，其中该海接地单元被配置为维持第一海接地电极和第二海接地电极相互分离。

本公开内容的一些实施例涉及一种潜艇光学远程通信系统，该潜艇光学远程通信系统包括如本文中的特征的水下连接组件。

根据一些特定的实施例，该潜艇光学远程通信系统包括水下石油和天然气通信网络。

为了举例说明而不是限制的目的，在附图的帮助下在下列描述中以及在权利要求中更详细地描述了本发明的这些和进一步的特征以及优点。

附图说明

图1a和1b是已知水下设备的两种连接配置的示例性示意表示。

图2是根据一些实施例的水下连接组件的示例性示意表示。

图3a和3b是图2的水下连接组件的各种连接场景的示例性示意表示。

图4是被配置用于在图2的连接组件中使用的海接地单元的某个细节上的示例性示意表示。

具体实施方式

将注意到，为了简单，附图旨在主要示出对于理解本公开内容相关的连接元件。有关领域的技术人员将认识到，没有示出其他的连接元件，例如被用于传输光信号的光纤和/或被用于运送电功率的电力电缆，尽管这些元件可能存在并且对于本文所记载的设备的操作是必要的。

在图1a和1b中，示出了已知水下设备的两种配置的示例性示意表示。这些图中的相似元件具有相似的参考标号。水下设备可以是例如潜艇支路单元。在下列的描述中，通过非限制性示例的方式对潜艇支路单元做出参考。

图1a示出了被耦合至干线电缆（或干线）11的水下支路单元10。终端站12（例如陆地站或海上平台）借助支路电缆（或电缆节段）13耦合至支路单元10。电缆节段可以是光缆，包括（尽管未示出）用于运载光信号的光纤以及用于运送电功率的电力电缆。在图1a的场景中，示出了支路单元10的第一配置，其中干线11耦合至端口A和端口B，并且支路电缆13借助海接地电极14连接至海接地。然而，如上文所提到的，可能发生海接地14没有与海接地进行可靠接触的情形。在这种条件下，如果由于差错或故障，支路单元10将干线电压切换到支路电缆13上，这个电压将变为出现在终端站12处，这将引起对于在终端站处操作（例如执行维护工作）的人员的显著危险，或者将导致对终端站12处的装备的显著损坏。

图1b示出了支路单元10的配置的不同场景，其中耦合至端口A和端口B的干线11以及支路电缆13都借助海接地电极14连接至海接地。

其他的配置也是可能的，但是本文没有描述，因为它们被考虑为对于理解本说明书不相关。

图2示出了根据本公开内容的一些实施例的水下连接组件的示例性示意表示。连接组件2包括水下设备，通过非限制性示例的方式，该水下设备可以是耦合至干线21的支路单元20。终端站22（例如陆地站或海上平台）借助下文将进一步描述的一组支路电缆（或电缆节段）23和24耦合至支路单元20。这些电缆节段可以是光缆，包括（尽管未示出）用于运载光信号的光纤以及用于运送电功率的电力电缆。

如在该图中所示出的，终端站22与支路单元20之间的耦合包括：在一端处连接至终端站22并且在另一端处借助第一海接地电极25连接至第一海接地的第一支路电缆23；以及在一端处连接至支路单元20并且在另一端处借助第二海接地电极26连接至第二海接地的第二支路电缆24。如在该图中所示出的，第一海接地电极25和第二海接地电极26相互分离，由此这两个接地电极之间不存在电接触。

在图2的特定场景中，干线21耦合至端口A和端口B，并且支路电缆24借助第三海接地电极27连接至第三海接地。

利用这种布置，假如海接地电极27对海接地没有进行可靠的接触，如在图1a的情况中所讨论的危险以及损坏的风险将不再存在，因为即使由于差错或故障，支路单元20将干线电压切换到支路电缆13上，这个电压将不被耦合至终端站22，因为存在第二海接地电极26，第二海接地电极26将在支路电缆24的端部提供安全的接地连接。此外，第一支路电缆23与第二支路电缆24之间存在物理分离，以及在支路电缆23的端部处存在第一海接地电极25，确保了进一步的保险性和安全性的因素。

另外作为附加的保险性和安全性的因素，第一海接地电极25和第二海接地电极26相互电分离，并且相互以方便的距离放置在分离的位置，以便消除或者大幅减少这两个海接地电极之间通过水的电耦合的风险。方便的距离的示例可以是10米或更远。

图3a示出了支路单元30中的第一场景，其中干线的第一节段31a通过端口A、端口C以及支路电缆节段34耦合至海接地电极36，干线的第二节段31b通过端口B耦合至海接地电极37，并且终端站32通过支路电缆节段33耦合至海接地电极35。

图3b示出了支路单元30中的第二场景，其中干线的第一节段31a通过端口A耦合至海接地电极38，干线的第二节段31b通过端口B、端口C以及支路电缆节段34耦合至海接地电极36，并且终端站32通过支路电缆节段33耦合至海接地电极35。

此处再一次地，对两个物理分离的海接地电极36和37的使用，关于上文所提到的对于人员的风险以及对装备的损坏，提供了显著的保险性和安全性的因素。

优选地，支路电缆23和支路电缆24的各自端部并入海接地单元28中。海接地单元旨在维持第一海接地电极25与第二海接地电极26之间的物理分离，以便在这两个电极之间提供安全的隔离。

图4示出了图2的连接组件中的海接地单元的示例性示意表示。如该图中所示出的，海接地单元40并入了第一支路电缆节段（例如耦合至终端站的节段）的端部41以及第二支路电缆节段（例如耦合至支路单元的节段）的端部43。第一支路电缆节段的端部41耦合至第一接地电极42，第一接地电极42在一端处固定至海接地单元40，并且第二支路电缆节段的端部43耦合至第二接地电极44，第二接地电极44在另一端处固定至海接地单元40，从而在第一接地电极42与第二接地电极44之间确保了一个距离，该距离足够避免或者大幅减少这两个海接地电极之间通过水的电耦合的风险。

优选地，海接地单元40包括放置在第一支路电缆节段的端部41与第一接地电极42之间的元件45（例如电阻器），以促进从陆地站或海上平台对该支路的连续性监控。这个元件可以安装在海接地单元40的内部。

本发明的各种实施例可以被组合，只要这样的组合是相容的和/或互补的。

进一步地，将注意到，对与所要求保护的装置相对应的结构的列举不是穷举的，并且本领域的技术人员理解：不偏离本发明的范围，等效的结构能够替换所记载的结构。

本领域的技术人员应当意识到，本文的任何框图表示了体现本发明原理的说明性电路的概念性视图。

Claims (5)

1.一种水下连接组件，包括水下设备和光缆节段，所述光缆节段被配置用于向终端站运送电信号和光信号或者从终端站运送电信号和光信号，其中所述光缆节段被配置为借助第一海接地电极耦合至第一海接地，并且所述水下设备被配置为借助第二海接地电极耦合至第二海接地，并且其中在使用中，所述第一海接地电极和所述第二海接地电极放置在相互分离的位置。

2.根据权利要求1所述的水下连接组件，其中在使用中，所述第一海接地电极和所述第二海接地电极借助海接地单元而相互分离，其中所述海接地单元被配置为维持所述第一海接地电极和所述第二海接地电极相互分离。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的水下连接组件，其中所述水下设备是潜艇支路单元。

4.一种潜艇光学远程通信系统，包括权利要求1至权利要求3中的任一项所述的水下连接组件。

5.根据权利要求4所述的潜艇光学远程通信系统，包括水下石油和天然气通信网络。

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