CN109713658B - 一种基于恒流供电的海底观测网主基站 - Google Patents

一种基于恒流供电的海底观测网主基站 Download PDF

Info

Publication number
CN109713658B
CN109713658B CN201910041377.4A CN201910041377A CN109713658B CN 109713658 B CN109713658 B CN 109713658B CN 201910041377 A CN201910041377 A CN 201910041377A CN 109713658 B CN109713658 B CN 109713658B
Authority
CN
China
Prior art keywords
base station
master base
relay
circuit
master
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910041377.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109713658A (zh
Inventor
王肃静
郭永刚
张元凯
张飞
石璞
曲赫
张广德
路艳国
张新月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Acoustics CAS
Original Assignee
Institute of Acoustics CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Acoustics CAS filed Critical Institute of Acoustics CAS
Priority to CN201910041377.4A priority Critical patent/CN109713658B/zh
Publication of CN109713658A publication Critical patent/CN109713658A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109713658B publication Critical patent/CN109713658B/zh
Priority to US17/277,297 priority patent/US11139650B1/en
Priority to PCT/CN2019/124262 priority patent/WO2020147459A1/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/04—Constant-current supply systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439—Auxiliary devices
    • G02B6/444—Systems or boxes with surplus lengths
    • G02B6/4441—Boxes
    • G02B6/4446—Cable boxes, e.g. splicing boxes with two or more multi fibre cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/005—Power cables including optical transmission elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/10—Current supply arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H02J13/00017—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus using optical fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/30—State monitoring, e.g. fault, temperature monitoring, insulator monitoring, corona discharge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于恒流供电的海底观测网主基站，所述主基站串联在主干网海缆中；所述主基站通过海缆终端盒分别与岸基站及相邻主基站连接；所述主基站包括：水下电源和通信控制模块；所述水下电源用于将岸基站提供的恒流电源转换成主基站的供电电源和若干备份供电电源，并为通信控制模块输出直流恒压电源，还用于控制主基站的入网和离网；所述通信控制模块用于通过主控备份的方式监控主基站的内部状态，将状态信息和外接设备上传的数据发送至岸基站；还用于当内部状态出现故障时，接收岸基站的指令进行故障隔离。本发明提出的恒流供电型海底观测网主基站具有大功率和高可靠性的优点，避免了恒压供电型主基站抗海缆故障能力弱、鲁棒性不强的问题。

Description

一种基于恒流供电的海底观测网主基站
技术领域
本发明涉及海底观测网技术领域，具体涉及一种基于恒流供电的海底观测网主基站。
背景技术
海洋科学研究正经历由海面短暂观测到海底内部长期连续观测的变化。海底观测网是一种利用海底远程通信技术的新型海洋观测方式，其实现方式是通过海缆、海底主基站、中继器等设备向上连接岸基的供电、通信设备，向下连接各种海底观测设备，实现了对海底观测设备的高功率连续供电和观测数据的实时在线获取。海缆采用传统的单极铜导体、多芯光纤的海底通信光电复合缆，提供光纤通信和供电链路；海底主基站是电能转换、运行控制、数据通信的枢纽设备，经电能转换为海底观测设备提供所需的中低压电能，并为海底不同观测设备提供实时数据传输、精确对时、状态控制等功能。因此，海底观测网在高分辨率、实时传输、长期连续原位观测等方面与传统海洋观测手段相比具有不可比拟的优势，这将从根本上改变人类对海洋的认识。
现有高压直流输电技术分为恒压并联和恒流串联两种供电方式。已建成的海底观测网多采用恒压并联供电方式，即岸基站电源的负高压电能通过单极性海缆输出到各个海底主基站，每个海底主基站外接电极以海水为导体形成电能回路，故各主基站和海缆均需承受高电压，对海底主基站和海缆绝缘要求高，且恒压并联系统存在海缆绝缘短路故障易导致系统供电瘫痪的严重缺陷。我国浅海海域海缆人为破坏风险大，深海海域海底地震、滑坡频发，海缆短路故障几率高，鉴于海底观测网系统维护成本高昂，采用恒压供电方式对于我国建设长期业务化运行的海底观测网络将构成严峻挑战。恒流串联供电方式是岸基站电源以恒定电流通过单极性海缆输出到各个海底主基站，各海底主基站通过海缆串联连接，海缆末端连接电极或另一端岸基站电源，同样以海水为回路进行电能输送，不过随着逐个主基站的电能消耗，后端主基站和海缆的工作电压逐步降低，无须所有主基站和海缆均承受高电压。另外，恒流供电发生海缆短路故障时，系统将以短路故障点为海水回路接地点，岸基电源通过调整供电电压即可保证系统继续运行，具有天然的抵抗短路故障的能力，可有效提高系统的鲁棒性。因此，恒流串联供电方式应是我国海底观测网络供电系统设计的一种重要选择。
现有海底主基站通常不具有故障隔离功能，其功能由分支单元(BU)来实现。对于恒压供电方式的分支单元需具有三个端口，三个端口分别连接BU两端的主干海缆以及通过分支海缆连接主基站，具体故障隔离实现方式如发明专利“用于海底观测网系统的分支单元装置及海缆故障隔离方法”(201510665879.6)所述，通过调整岸基站PFE输出电压等级或电压极性使分支单元进入故障隔离工作模式，再控制内部继电器进行故障切换等操作。但恒压供电分支单元进入故障隔离模式后，海底观测网系统需彻底停机，待完成故障隔离后系统可正常供电后才能恢复作业，影响观测数据的连续性。恒流型分支单元需设计四个端口，其中两个连接主干海缆，剩余两个端口分别连接两根分支海缆使恒流供电主基站串联接入系统，极大地增加了施工难度；如不采用双分支海缆结构即意味着分支海缆为“一进一出”的双层铜导体海缆，日本DONET海底地震监测系统(主基站功率较小，不大于500W)所采用的双极性海缆最高工作电压为5kV，但对于大型综合性海底观测网，由于接入设备众多，所需功率较高(数十kW)，双极性海缆的耐压值应为10kV以上，大大降低了双极性海缆的可靠性，虽然TE SUBCOM公司提出了15kV的双极性海缆设计方案，但鉴于水下设备电缆空间狭小、高压绝缘击穿风险高，尚未见实用案例。
综上所述，为保证海底观测的长期可靠性，设计一种采用恒流供电方式同时可克服双极性海缆无法承受高压缺陷的大功率、高可靠且适用于综合型海底观测网的主基站具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本申请提出了一种基于恒流供电的海底观测网主基站，避免了恒压供电系统抗海缆故障能力弱、鲁棒性不强的问题；该主基站内部集成分支隔离模块，针对系统恒流供电特点进行分支控制与故障隔离，不仅降低了施工风险、大大减少了海上施工量，而且主基站直接与海缆接续，无需使用双极性海缆，可采用10kV级电压供电,系统功率得到大幅提升，满足综合型海底观测网需求。另外，进行分支控制或隔离控制时，岸基站可通过海缆向主基站发送指令的方式实现，无需改变岸基供电电源极性，可保证海底观测网连续不间断观测。
除上述设计外，为保证主基站的高可靠性，提出一种对主控、电源进行冗余备份的设计方案，解决了单主控、单电源主基站长期工作时可靠性低的问题。在其中一个主控/电源出现故障时，能够自动迅速切换到备份主控/电源，提高了主基站故障快速恢复能力；为保证主基站水下电源对通信控制模块的供电安全，在通信控制模块内部设计了过压/浪涌抑制单元；为保证主基站对接驳端口的供电安全，除了进行支路过流保护和接地故障检测外，还设计了专用控制开关电路来确保外接设备接入主基站时的安全性以及发生故障时的迅速有效隔离能力。采用上述技术设计的主基站能长期、稳定地为海底观测网提供电能转换、数据通信服务。
为了实现上述目的,本发明提出了一种基于恒流供电的海底观测网主基站,所述主基站串联在主干网海缆中；所述主基站通过海缆终端盒分别与岸基站及相邻主基站连接；所述主基站包括：水下电源和通信控制模块；
所述海缆终端盒用于在海缆接入主基站前进行光电分离，海缆中的导电铜体在海缆终端盒中与光纤分离，并单独通过海缆芯体连接到水下电源，该海缆芯体采用主干海缆的内部芯体，可承受10kV级高压；光纤通过光纤线缆连接到通信控制模块；
所述水下电源用于将岸基站提供的恒流电源转换成主基站的供电电源和若干备份供电电源，并为通信控制模块输出直流恒压电源，还用于控制主基站的入网和离网；
所述通信控制模块用于通过主控备份的方式监控主基站的内部状态，将状态信息和外接设备上传的数据发送至岸基站；还用于当内部状态出现故障时，接收岸基站的指令进行故障隔离。
作为上述装置的一种改进，所述水下电源包括：相互连接的分支隔离模块和电源转换模块；
所述分支隔离模块，用于将主基站串联在主干网海缆中，控制主基站的入网和离网，并接收岸基站提供的恒流电源；
所述电源转换模块：用于将分支隔离模块输出的恒流电源转换为恒压电源和若干备份恒压电源，为通信控制模块和外接设备供电。
作为上述装置的一种改进，所述分支隔离模块包括：取电电路、分支开关控制单元、2个接地开关电路、第一继电器S1、第二继电器S2和通讯转换接口；
所述取电电路：串联在主干网海缆中，用于从恒流主干网中获得电能；所述取电电路内部包括稳压二极管D1、稳压二极管D2和第一电容C1；两个稳压二极管采用背靠背的连接方式，所述电容C1采用并联方式连接在所述两个稳压二极管的2个阴极上；
所述接地开关电路：用于实现主干线路发生故障后的接地，2个接地开关电路为第一接地开关电路和第二接地开关电路；所述第一接地开关电路包括串联的第四继电器S4和第一吸收电阻R1，再与第三继电器S3并联；所述第二接地开关电路包括串联的第六继电器S6和第二吸收电阻R2，再与第五继电器S5并联；
所述第一继电器S1、第二继电器S2与电源转换模块并联接入到主干网中，当主基站出现故障时，所述第一继电器S1和第二继电器S2用于实现主基站的隔离；在分支隔离模块接入主干网海缆的初始时刻第三继电器S3处于闭合状态，第一继电器S1、第二继电器S2、第四继电器S4、第五继电器S5、第六继电器S6处于断开状态，主干网海缆通过电源转换模块、第三继电器S3与海水形成闭合电流回路；
所述分支开关控制单元：与取电电路连接，用于对分支隔离模块内部进行供电；对六个继电器的开关进行控制；
所述分支开关控制单元包括：隔离型DC/DC电源、开关控制电路、降压滤波电路、微控制器电路、电压电流采集电路和RS485子单元；所述隔离型DC/DC电源用于将12V不稳定电压转换为12V稳定电压，一路为开关控制电路供电，另一路经过降压滤波电路后为微控制器供电，所述微控制器分别连接电压/电流采集电路和RS485子单元，用于实现对主基站电压和电流的监控以及与通信控制模块的通信，所述微控制器的输出连接开关控制电路，用于控制分支开关的切换；
通讯转换接口：用于采用RS485协议实现分支隔离模块与通信控制模块之间的通信。
作为上述装置的一种改进，所述电源转换模块包括两路并联的互为备份的相同的第一恒流转恒压电源和第二恒流转恒压电源；在第一恒流转恒压电源的输入端接入第一旁路电路，所述第一旁路电路为第七继电器S7与第三电阻R3串联后再和第三电容C3并联的电路，在第二恒流转恒压电源的输入端接入第二旁路电路，所述第二旁路电路为第八继电器S8与第四电阻R4串联后再和第四电容C4并联的电路；所述第一恒流转恒压电源包括第一电源转换控制电路和第一恒流恒压转换电路，所述第一恒流转恒压电源输出的375V直流恒压电源对通信控制模块进行供电；正常工作状态下，所述第一恒流转恒压电源和第二恒流转恒压电源均处于工作状态，当第一恒流转恒压电源出现故障后，所述第七继电器S7闭合，所述第一恒流转恒压电源处于短路状态，所述第二恒流转恒压电源正常工作。
作为上述装置的一种改进，所述通信控制模块内部包含过压/浪涌抑制单元、控制单元和数据通信单元；
所述过压/浪涌抑制单元，用于对电源转换模块输出的供电电压进行安全处理后分两路对后级电路供电，一路送入中低压转换电路转换为低压后为控制单元和数据通信单元供电，另一路通过控制开关为外接设备供电；
所述控制单元，用于监控主基站内部状态信息；控制接驳端口供电开关，监控外接设备端口电流、电压信息；当其监测值超过阈值电压或出现接地故障后，通过控制开关电路关闭故障接口，进行故障隔离；还用于将当前主基站状态信息发送至数据通信单元，并根据所接收岸基站的控制信息采取相应操作；
所述数据通信单元，采用数据备份的方式将接驳端口上传的数据和控制单元获取的主基站状态数据进行汇聚，通过光纤发送到岸基站；并接收岸基站发送的相应控制指令然后发送给控制单元进行响应。
作为上述装置的一种改进，所述控制单元包括：RS485总线开关、RS485总线、两个通过SPI总线连接的第一主控板和第二主控板、I2C总线、I2C总线开关和若干控制开关；
所述RS485总线开关，与分支隔离模块进行通信，用于监测主基站电压、电流、温度和压舱信息；
所述第一主控板和第二主控板互为备份；当第一主控板处于工作状态时，第二主控板处于监控状态，二者通过SPI总线进行工作状态信息的传递，处于工作状态的第一主控板除用于向数据通信单元发送当前主基站状态信息，并接收岸基站下发的控制指令外，还会定时发送心跳信号给第二主控板，一旦第二主控板无法检测到心跳信号，则进入工作切换状态，此时切断第一主控板与I2C总线和RS485总线的连接，并接通第二主控板与I2C总线和RS485总线的连接，所述第二主控板代替第一主控板通过I2C总线和RS485总线实现对外接设备和分支隔离模块的通信与控制，同时通过数据通信单元向岸基站传送故障信息，并根据岸基站下达的命令进行相关故障隔离或修复操作，待第一主控板修复后自动进入监控状态，成为备份板；
所述I2C总线，用于实现主控板和外接设备控制开关的通信；
所述控制开关，用于控制主基站外接设备的接入，采用IGBT与电磁继电器串联实现外接设备控制开关的控制，还连接了电流、电压、温度监测电路，对外接设备工作状态进行监测，当接驳端口供电状态异常时及时采取措施进行隔离，并可以将当前状态发送给岸基站进行状态监控。
作为上述装置的一种改进，所述数据通信单元包括：数据备份子单元、两路相同的数据发送子单元和合波/分波子单元；所述数据发送子单元包括：交换机和光电转换器；外接设备上传的数据经过数据备份子单元进行1:1备份后分别传输给两个交换机，分别进行光电转换后进入合波/分波子单元进行合波，合波后的光信号同时向两端岸基站发送。
作为上述装置的一种改进，当分支隔离模块通过通信控制模块的通信接口获取的主基站工作状态出现异常或无法通信时；或者通过电压/电流采集电路检测到当前主基站消耗电能异常时；所述分支隔离模块就会主动切断当前主基站的电能供应；使主干网海缆上的电流换流到第一继电器S1和第二继电器S2上，从而断开当前主基站与主干网海缆之间的连接；
当电源转换模块的旁路继电器闭合，导致主基站内部电源转换模块处于短路状态，此时一旦通过电压/电流采集电路检测到当前主基站消耗电能为零时，分支隔离模块主动闭合第一继电器S1和第二继电器S2，切断海缆对主基站的电能供应。
作为上述装置的一种改进，相互串联的第一主基站和第二主基站，当第一主基站连接的海缆与海水之间出现短路或低阻故障时，所述第一主基站和第二主基站的通信控制模块内的数据通信单元将分别得到岸基站为实现故障隔离而发送的切换命令，随后数据通信单元将指令发送给控制单元，控制单元再将指令通过各自的RS-485总线开关传送给分支隔离模块，所述第一主基站中的第四继电器S4首先闭合，使故障点左侧主干网电流经过第四继电器S4形成回路，由第一吸收电阻R1吸收海缆与海水地之间的分布电容产生的瞬时放电电流，待放电结束后通过闭合第三继电器S3将第一吸收电阻R1短路，控制第四继电器S4断开；所述第二主基站的第六继电器S6闭合，使故障点右侧主干网电流经过第六继电器S6形成回路，由第二吸收电阻R2吸收主干网海缆与海水地之间分布电容产生的瞬时放电电流，待放电结束后通过第五继电器S5将第二吸收电阻R2短路，控制第六继电器S6断开。
本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明提出了一种基于恒流供电的海底观测网主基站，避免了恒压供电型观测网主基站抗海缆故障能力弱、鲁棒性不强的问题；
2、不同于现有主基站与分支单元装置相互独立的设计模式，本发明将分支控制与主基站进行一体设计，在主基站内部集成了分支隔离模块，只需占用水下电源部分空间，不必使用双极性海缆。本设计结构简单，占用体积小，在降低硬件成本的同时还可以减少海上施工成本与时间；
3、本发明通过通信控制模块与水下电源之间的通信实现岸基站对分支系统的实时控制，而且在分支模块进行切换时无需暂停观测网的电能供应，使得观测网可以不间断连续运行；
4、为了保证主基站的可靠性，本发明还设计了电源、主控的备份电路，充分考虑了外接端口的控制电路保护功能，主基站设计在整体上提供了充分的冗余设计和瞬态保护机制，可保证主基站长期可靠运行。
附图说明
图1为本发明的基于恒流供电的海底观测网主基站示意图；
图2为本发明的主基站中分支隔离模块结构框图；
图3为本发明的分支开关控制单元的示意图；
图4为本发明的电源旁路电路框图；
图5为本发明的分支隔离模块故障隔离示意图；
图6为本发明的主基站冗余备份设计总体框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明所采用的技术方案是：一种基于恒流供电的海底观测网主基站。基于恒流供电的海底观测网主基站串联到主干海缆上，从海缆处获取恒流电能。主基站主要由水下电源、通信控制模块、海缆终端盒等组成。水下电源由分支隔离模块、电源转换模块组成，通信控制模块内部包含控制单元、数据通信单元。水下电源与通信控制模块之间通过水密连接组件相连，水下电源通过该电缆将电源转换模块的输出电源输送给通信控制模块使用，同时该电缆内部集成RS485数据线，控制模块通过该电缆与水下电源内部分支隔离模块通信，数据通信单元负责数据的上传和岸基指令如分支开关命令的接收。
所述海缆终端盒负责海缆接入主基站前的光电分离工作，由于是恒流串联结构，共需2个海缆终端盒，具体设计为，海缆中的导电铜体在海缆终端盒中与光纤分离，并单独通过海缆芯体连接到水下电源，该海缆芯体采用主干海缆的内部芯体，可承受10kV级高压；光纤通过光纤线缆连接到通信控制模块，并与通信控制模块内部数据通信单元连接。具体地：
1、分支隔离模块包括：
取电电路、分支开关控制单元、2个接地开关电路、第一继电器S1、第二继电器S2和通讯转换接口；
所述取电电路：串联在主干网海缆中，用于从恒流主干网中获得电能；所述取电电路内部包括稳压二极管D1、稳压二极管D2和第一电容C1；两个稳压二极管采用背靠背的连接方式，所述第一电容C1采用并联方式连接在所述两个个稳压二极管的2个阴极上；
所述分支开关控制单元：与取电电路连接，用于为分支隔离模块内部供电；并对连接的继电器开关进行控制；
所述接地开关电路：用于实现主干线路发生故障后的接地，采用电压电流吸收结构来避免继电器闭合时的电流过冲以及断开时的拉弧问题。2个接地开关电路为第一接地开关电路和第二接地开关电路；所述第一接地开关电路包括串联的第四继电器S4和第一吸收电阻R1，再与第三继电器S3并联；所述第二接地开关电路包括串联的第六继电器S6和第二吸收电阻R2，再与第五继电器S5并联；
所述第一继电器S1、第二继电器S2与电源转换模块并联接入到主干线路上，所述第一继电器S1和第二继电器S2用于实现故障主基站的隔离；
通讯转换接口：实现分支隔离模块与通信控制模块之间的通信，通常采用RS485协议。
2、电源转换模块：与观测网的主干海缆连接，将主干海缆上的恒流电能转换为恒压电能，为科学观测设备供电。其核心部件恒流恒压转换电路将所述主干网海缆中的1A恒流电源转换为400V恒压电源，为通信控制模块和外接设备供电。
3、控制单元：负责监控主基站内部基本信息，如供电电源、温度、舱压等信息；负责控制接驳端口供电开关，监控外接端口电流、电压等信息，当其监测值超过阈值电压或出现接地故障后，马上通过控制开关电路关闭故障接口，进行故障隔离；负责通过海缆向岸基站发送当前主基站状态信息，并根据所接收岸基站控制信息采取相应操作。
4、数据通信单元：负责与岸基站通信，可将外接设备或海底观测设备上传的数据进行汇聚，通过光纤发送到岸基站；同样，岸基站将相应的控制指令通过光纤发送到数据通信单元，数据通信单元将相关的指令发送给控制单元进行响应。
本申请提出的一种主基站实施方式为：在电源转换模块内部进行了双电源设计，两路电源采用“串联输入，并联输出”的方式进行连接，当其中一路电源出现开路故障时，自动切换为另一路电源为主基站供电；旁路电路的加入使得电源出现短路故障时可以直接迅速被旁路掉，简化了故障隔离模式。在主基站通信控制模块的控制单元进行了双主控设计，由SPI总线负责传递主控板A与主控板B的状态信息，出现异常后进行故障主控板与备份主控板的切换，并通过数据通信单元将故障信息传输至岸基站。同时对接驳端口上传的数据进行了波长与路径双备份，极大的提高了数据传输的可靠性。除此之外，还设置有I2C总线开关实现接驳端口供电控制；设置有RS485总线开关负责与分支隔离模块的通信。上述备份冗余设计保证了当其中一个主控/电源出现故障时，能够自动迅速切换到备份主控/电源。
本申请在控制单元内部加入了过压/浪涌抑制单元，可避免海缆或水下电源产生浪涌造成的控制模块损坏；为解决主基站对接驳端口供电时可能出现的过流、接地故障等问题，设计了外接端口控制开关，采用IGBT与继电器串联方式实现接地故障的迅速隔离；对外接端口开关进行软启动设计，避免上电瞬间产生的浪涌电流对主基站和后端负载造成损害，同时对供电支路输出端口的电流、电压、温度进行监控，一旦出现过流或过压，立即采取相应的隔离措施。
本发明涉及深海观测技术领域，具体为设计一种基于恒流供电的海底观测网主基站。
图1为基于恒流供电的海底观测网主基站结构示意图，整个海底观测网采用恒流供电方式，主基站主要包括水下电源、通信控制模块和海缆终端盒，水下电源内部由分支隔离模块和电源转换模块组成，通信控制模块内部包含主基站控制单元和数据通信单元。水下电源与通信控制模块之间通过水密连接组件连接，电缆可将电源转换模块输出的中压电传输给通信控制模块，电缆内部集成RS485传输线，主基站控制单元可控制水下电源内部的分支隔离模块。海缆终端盒负责海缆接入主基站前的光电分离工作，由于是恒流串联结构，共需2个海缆终端盒，具体设计为，海缆中的导电铜体在海缆终端盒中与光纤分离，并单独通过海缆芯体连接到水下电源，该海缆芯体采用主干海缆的内部芯体，可承受10kV级高压；光纤通过光纤线缆连接到通信控制模块，并与通信控制模块内部数据通信单元连接。岸基站恒流源通过主干海缆向各个主基站输送电能，再由主基站中的分支隔离模块将主干网海缆上的电流进行控制，为其它主基站供电。整体供电顺序为：岸基站上电后向链路中第一个主基站供电，第一个主基站接入主干网，并向第二个主基站供电，以此类推直到链路中全部主基站均正常供电并接入主干网。当链路上某个主基站出现故障时，可通过接收岸基站指令或自行判断两种方式进行故障识别并将故障主基站切出主干网，保证剩余主基站仍能正常工作，由此实现主基站故障隔离，提高整个观测网系统可靠性。
图2为主基站中分支隔离模块结构框图，分支隔离模块接入主干网海缆的过程是：在分支隔离模块接入主干网海缆的初始时刻第三继电器S3处于闭合状态，第一继电器S1、第二继电器S2、第四继电器S4、第五继电器S5、第六继电器S6处于断开状态，主干网海缆通过电源转换模块、第三继电器S3与海水形成闭合电流回路。主干网海缆正常供电后，岸基电源提供1A恒流电能，取电电路从主干网海缆中获得不稳定的12V电压，为分支隔离模块供电。电源转换模块将1A恒流电源转换为稳定的400V直流恒压电源为通信控制模块及外接设备供电；随后分支隔离模块的分支开关控制单元控制第三继电器S3断开，主干网海缆中的恒流电传输至下一主基站，下一主基站重复上述流程接入到主干网上。
控制单元负责与水下电源内部的控制分支开关控制单元通信。附图3为分支开关控制单元的原理框图，具体工作原理为：由分支隔离模块的取电电路获得的12V不稳定电压传输到分支开关控制单元的DC/DC电路，得到稳定输出电压送入降压滤波电路，其输出为微控制器电路供电，同时DC/DC电路输出为开关控制电路操作的继电器提供工作电压；微控制器电路分别与电压/电流采集电路、RS485子单元、开关控制电路连接，微控制器电路通过电压/电流采集电路获取当前主基站工作时的电压电流，以便在主基站发生故障时进行隔离。
如图4所示，电源转换模块内部设置常闭型旁路继电器组成的旁路电路，可以保证其在无驱动控制的情况下不会处于开路状态。具体地，第七继电器S7与第三电阻R3串联后与第三电容C3并联连接到恒流转恒压电源A输入端，第八继电器S8与第四电阻R4串联后与第四电容C4并联连接到恒流转恒压电源B输入端；正常工作状态下，两路恒流转恒压电源均处于工作状态，当恒流转恒压电源A出现故障后，所述第七继电器S7闭合，恒流转恒压电源A处于短路状态，恒流转恒压电源B正常工作，电源B负责整个主基站的电源供应工作，不但提高了系统可靠性，而且降低了主基站的维修成本。
当主基站或海缆出现故障时，为确保观测网电能持续供应，需要分支隔离模块进行相应操作。图5为针对可能出现的故障模式，分支隔离模块采取的故障隔离方法：
1、故障模式1：
在此故障模式下，主基站电能供应异常，但未处于开路状态，主干网仍能工作。当发生以下两种情况即判定进入故障模式1：第一种情况是当分支隔离模块通过通信控制模块的通信接口获取的主基站工作状态出现异常或根本无法通信时；第二种情况是通过电压/电流采集电路检测到当前主基站消耗电能异常时。一旦进入故障模式1，分支隔离模块就会主动切断当前主基站的电能供应。具体地，将分支隔离模块中的第一继电器S1和第二继电器S2闭合，使主干网海缆上的电流不再从电源转换模块流过，而是换流到第一继电器S1和第二继电器S2上，从而断开故障分支系统与主干网海缆之间的连接，避免因故障主基站造成对系统的进一步影响。
2、故障模式2
在此故障模式下，由于电源转换模块内部的旁路继电器闭合，导致主基站内部电源转换模块处于短路状态，此时一旦通过电压/电流采集电路检测到当前主基站消耗电能为零时，分支隔离模块主动闭合第一继电器S1和第二继电器S2,切断当前接驳端口的电能供应。
3、故障模式3
在此故障模式下，主基站工作正常，主基站之间的海缆与海水之间出现短路或低阻故障，此时，分支隔离模块会将故障点进行隔离，具体地：主基站A和主基站B的通信控制模块内的数据通信单元将分别得到岸基站为实现故障隔离而发送的切换命令，随后数据通信单元将指令发送给控制单元，控制单元再将指令通过各自的RS485传送给分支隔离模块，分支隔离模块再根据指令信息采取故障分支点切出动作，具体操作过程为：主基站A中的第四继电器S4首先闭合，使故障点左侧主干网电流经过第四继电器S4形成回路，由第一吸收电阻R1吸收海缆与海水地之间的分布电容产生的瞬时放电电流，为避免吸收电阻长时间串联在主干网海缆中产生电能损耗，待放电结束后通过闭合第三继电器S3开关将第一吸收电阻R1短路，分支控制单元控制第四继电器S4断开；主基站B的第六继电器S6闭合，使故障点右侧主干网电流经过第六继电器S6形成回路，由第二吸收电阻R2吸收主干网海缆与海水地之间分布电容产生的瞬时放电电流，同样地，为避免第二吸收电阻R2长时间串联在主干网海缆中产生电能损耗，待放电结束后通过闭合第五继电器S5将第二吸收电阻R2短路，控制第六继电器S6断开。
图6为主基站冗余备份设计总体框图，电源转换模块内部包括两套由旁路电路、恒流恒压转换电路、电源转换控制电路组成的相互备份的恒流转恒压电源，经电源转换模块后输出的375V直流恒压电源对主基站控制单元进行供电，首先通过过压/浪涌抑制电路对供电电压进行安全处理后分两路对后级电路供电，一路送入中低压转换电路转换为低压后为控制单元和数据通信单元供电，另一路电压通过控制开关为外接设备供电。为保证整个供电系统安全性，控制开关与外接端口之间设置了过流保护/接地故障检测电路，控制单元除了连接控制开关进行接驳端口供电控制外，还连接了电流、电压、温度监测电路对外接设备工作状态进行监测，当接驳端口供电状态异常时可以采取措施及时进行隔离，并可以将当前状态发送给岸基站进行状态监控。
为提高整个主基站可靠性，在控制单元和数据通信单元内部进行了双主控的冗余设计，具体实现方式如下：
控制单元中的主控板A处于工作状态，主控板B处于监控状态，二者通过SPI总线进行工作状态信息的传递，处于工作状态的主控板A除了通过海缆向岸基站传递主基站状态信息并接收岸基站下发的控制指令外，还会定时发送心跳信号给主控板B，一旦主控板B无法检测到心跳信号，则进入工作切换状态，此时切断主控板A与I2C总线和RS485总线的连接，并接通主控板B与I2C总线和RS485总线的连接，主控板B代替主控板A通过I2C总线和RS485总线实现对分支隔离模块和接驳端口的控制，同时通过海缆向岸基站传送故障信息，并根据岸基站下达的命令进行相关故障隔离或修复操作，待主控板A修复后自动进入监控状态，成为备份板，这种双主控备份冗余模式可以保证观测网服务运行不中断，提高了主基站故障快速恢复能力。
接驳端口上传的数据经过1:1备份后分别传输给交换机A和交换机B，两路数据信号分别进行电光转换后进行合波，合波后的光信号同时向两端岸基站进行发送，实现了数据的波长和路径双冗余备份，极大的保证了数据传输的可靠性。
控制单元的I2C总线负责接驳端口控制开关切换。为保证接驳端口故障的有效隔离以及主基站对外接设备供电的安全性，本发明采用IGBT与电磁继电器串联实现接驳端口的开关控制，继电器提供的是无漏电流产生的物理隔离，能够避免漏电流造成的主基站金属腔体腐蚀；IGBT耐压高、反应速度快，无拉弧产生，可以在发生故障后迅速切断供电。具体实现方式为：接驳端口上电时，通过继电器控制电路使电磁继电器导通，待其稳定后再通过IGBT控制电路接通IGBT；接驳端口断电时，先通过IGBT控制电路断开IGBT，然后控制继电器关断，此种延时断电操作有效避免了继电器产生电弧和触电抖动，使继电器在无电流情况下切换，延长了继电器的电气使用寿命。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，所述主基站串联在主干网海缆中；所述主基站通过不同的海缆终端盒分别与岸基站及相邻主基站连接；所述主基站包括：水下电源和通信控制模块；
所述海缆终端盒用于在海缆接入主基站前进行光电分离，海缆中的导电铜体在海缆终端盒中与光纤分离，并单独通过海缆芯体连接到水下电源，该海缆芯体采用主干海缆的内部芯体，可承受10kV级高压；光纤通过光纤线缆连接到通信控制模块；
所述水下电源用于将岸基站提供的恒流电源转换成主基站的供电电源和若干备份供电电源，并为通信控制模块输出直流恒压电源，还用于控制主基站的入网和离网；
所述通信控制模块用于通过主控备份的方式监控主基站的内部状态，将状态信息和外接设备上传的数据发送至岸基站；还用于当内部状态出现故障时，接收岸基站的指令进行故障隔离；
所述水下电源包括：相互连接的分支隔离模块和电源转换模块；
所述分支隔离模块包括：取电电路、分支开关控制单元、2个接地开关电路、第一继电器(S1)、第二继电器(S2)和通讯转换接口；
所述取电电路：串联在主干网海缆中，用于从恒流主干网中获得电能；所述取电电路内部包括稳压二极管D1、稳压二极管D2和第一电容(C1)；两个稳压二极管采用背靠背的连接方式，所述电容(C1)采用并联方式连接在所述两个稳压二极管的2个阴极上；
所述接地开关电路：用于实现主干线路发生故障后的接地，2个接地开关电路为第一接地开关电路和第二接地开关电路；所述第一接地开关电路包括串联的第四继电器(S4)和第一吸收电阻(R1)，再与第三继电器(S3)并联；所述第二接地开关电路包括串联的第六继电器(S6)和第二吸收电阻(R2)，再与第五继电器(S5)并联；
所述第一继电器(S1)、第二继电器(S2)与电源转换模块并联接入到主干网中，当主基站出现故障时，所述第一继电器(S1)和第二继电器(S2)用于实现主基站的隔离；在分支隔离模块接入主干网海缆的初始时刻第三继电器(S3)处于闭合状态，第一继电器(S1)、第二继电器(S2)、第四继电器(S4)、第五继电器(S5)、第六继电器(S6)处于断开状态，主干网海缆通过电源转换模块、第三继电器(S3)与海水形成闭合电流回路；
所述分支开关控制单元：与取电电路连接，用于对分支隔离模块内部进行供电；对六个继电器的开关进行控制；
所述分支开关控制单元包括：隔离型DC/DC电源、开关控制电路、降压滤波电路、微控制器电路、电压和电流采集电路和RS485子单元；所述隔离型DC/DC电源用于将12V不稳定电压转换为12V稳定电压，一路为开关控制电路供电，另一路经过降压滤波电路后为微控制器供电，所述微控制器分别连接电压和电流采集电路和RS485子单元，用于实现对主基站电压和电流的监控以及与通信控制模块的通信，所述微控制器的输出连接开关控制电路，用于控制分支开关的切换；
通讯转换接口：用于采用RS485协议实现分支隔离模块与通信控制模块之间的通信。
2.根据权利要求1所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，
所述分支隔离模块，用于将主基站串联在主干网海缆中，控制主基站的入网和离网，并接收岸基站提供的恒流电源；
所述电源转换模块：用于将分支隔离模块输出的恒流电源转换为恒压电源和若干备份恒压电源，为通信控制模块和外接设备供电。
3.根据权利要求1所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，所述电源转换模块包括两路并联的互为备份的相同的第一恒流转恒压电源和第二恒流转恒压电源；在第一恒流转恒压电源的输入端接入第一旁路电路，所述第一旁路电路为第七继电器(S7)与第三电阻(R3)串联后再和第三电容(C3)并联的电路，在第二恒流转恒压电源的输入端接入第二旁路电路，所述第二旁路电路为第八继电器(S8)与第四电阻(R4)串联后再和第四电容(C4)并联的电路；所述第一恒流转恒压电源包括第一电源转换控制电路和第一恒流恒压转换电路，所述第一恒流转恒压电源输出的375V直流恒压电源对通信控制模块进行供电；正常工作状态下，所述第一恒流转恒压电源和第二恒流转恒压电源均处于工作状态，当第一恒流转恒压电源出现故障后，所述第七继电器(S7)闭合，所述第一恒流转恒压电源处于短路状态，所述第二恒流转恒压电源正常工作。
4.根据权利要求3所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，所述通信控制模块内部包含浪涌抑制单元、控制单元和数据通信单元；
所述浪涌抑制单元，用于对电源转换模块输出的供电电压进行安全处理后分两路对后级电路供电，一路送入中低压转换电路转换为低压后为控制单元和数据通信单元供电，另一路通过控制开关为外接设备供电；
所述控制单元，用于监控主基站内部状态信息；控制接驳端口供电开关，监控外接设备端口电流和电压信息；当电压监测值超过阈值电压或出现接地故障后，通过控制开关电路关闭故障接口，进行故障隔离；还用于将当前主基站状态信息发送至数据通信单元，并根据所接收岸基站的控制信息采取相应操作；
所述数据通信单元，采用数据备份的方式将接驳端口上传的数据和控制单元获取的主基站状态数据进行汇聚，通过光纤发送到岸基站；并接收岸基站发送的相应控制指令然后发送给控制单元进行响应。
5.根据权利要求4所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，所述控制单元包括：RS485总线开关、RS485总线、两个通过SPI总线连接的第一主控板和第二主控板、I2C总线、I2C总线开关和若干控制开关；
所述RS485总线开关，与分支隔离模块进行通信，用于监测主基站电压、电流、温度和压舱信息；
所述第一主控板和第二主控板互为备份；当第一主控板处于工作状态时，第二主控板处于监控状态，二者通过SPI总线进行工作状态信息的传递，处于工作状态的第一主控板除用于向数据通信单元发送当前主基站状态信息，并接收岸基站下发的控制指令外，还会定时发送心跳信号给第二主控板，一旦第二主控板无法检测到心跳信号，则进入工作切换状态，此时切断第一主控板与I2C总线和RS485总线的连接，并接通第二主控板与I2C总线和RS485总线的连接，所述第二主控板代替第一主控板通过I2C总线和RS485总线实现对外接设备和分支隔离模块的通信与控制，同时通过数据通信单元向岸基站传送故障信息，并根据岸基站下达的命令进行相关故障隔离或修复操作，待第一主控板修复后自动进入监控状态，成为备份板；
所述I2C总线，用于实现主控板和外接设备控制开关的通信；
所述控制开关，用于控制主基站外接设备的接入，采用IGBT与电磁继电器串联实现外接设备控制开关的控制，还连接了电流、电压、温度监测电路，对外接设备工作状态进行监测，当接驳端口供电状态异常时及时采取措施进行隔离，并可以将当前状态发送给岸基站进行状态监控。
6.根据权利要求5所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，所述数据通信单元包括：数据备份子单元、两路相同的数据发送子单元和合波或分波子单元；所述数据发送子单元包括：交换机和光电转换器；外接设备上传的数据经过数据备份子单元进行1:1备份后分别传输给两个交换机，分别进行光电转换后进入合波或分波子单元进行合波，合波后的光信号同时向两端岸基站发送。
7.根据权利要求6所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，当分支隔离模块通过通信控制模块的通信接口获取的主基站工作状态出现异常或无法通信时；或者通过电压和电流采集电路检测到当前主基站消耗电能异常时；所述分支隔离模块就会主动切断当前主基站的电能供应；使主干网海缆上的电流换流到第一继电器(S1)和第二继电器(S2)上，从而断开当前主基站与主干网海缆之间的连接；
当电源转换模块的旁路继电器闭合，导致主基站内部电源转换模块处于短路状态，此时一旦通过电压和电流采集电路检测到当前主基站消耗电能为零时，分支隔离模块主动闭合第一继电器(S1)和第二继电器(S2)，切断海缆对主基站的电能供应。
8.根据权利要求7所述的基于恒流供电的海底观测网主基站，其特征在于，相互串联的第一主基站和第二主基站，当第一主基站连接的海缆与海水之间出现短路或低阻故障时，所述第一主基站和第二主基站的通信控制模块内的数据通信单元将分别得到岸基站为实现故障隔离而发送的切换命令，随后数据通信单元将指令发送给控制单元，控制单元再将指令通过各自的RS-485总线开关传送给分支隔离模块，所述第一主基站中的第四继电器(S4)首先闭合，使故障点左侧主干网电流经过第四继电器(S4)形成回路，由第一吸收电阻(R1)吸收海缆与海水地之间的分布电容产生的瞬时放电电流，待放电结束后通过闭合第三继电器(S3)将第一吸收电阻(R1)短路，控制第四继电器(S4)断开；所述第二主基站的第六继电器(S6)闭合，使故障点右侧主干网电流经过第六继电器(S6)形成回路，由第二吸收电阻(R2)吸收主干网海缆与海水地之间分布电容产生的瞬时放电电流，待放电结束后通过第五继电器(S5)将第二吸收电阻(R2)短路，控制第六继电器(S6)断开。
CN201910041377.4A 2019-01-16 2019-01-16 一种基于恒流供电的海底观测网主基站 Active CN109713658B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910041377.4A CN109713658B (zh) 2019-01-16 2019-01-16 一种基于恒流供电的海底观测网主基站
US17/277,297 US11139650B1 (en) 2019-01-16 2019-12-10 Primary node of seafloor observatory network based on constant current power supply
PCT/CN2019/124262 WO2020147459A1 (zh) 2019-01-16 2019-12-10 一种基于恒流供电的海底观测网主基站

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910041377.4A CN109713658B (zh) 2019-01-16 2019-01-16 一种基于恒流供电的海底观测网主基站

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109713658A CN109713658A (zh) 2019-05-03
CN109713658B true CN109713658B (zh) 2019-11-15

Family

ID=66262108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910041377.4A Active CN109713658B (zh) 2019-01-16 2019-01-16 一种基于恒流供电的海底观测网主基站

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11139650B1 (zh)
CN (1) CN109713658B (zh)
WO (1) WO2020147459A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109713658B (zh) * 2019-01-16 2019-11-15 中国科学院声学研究所 一种基于恒流供电的海底观测网主基站
CN110138226B (zh) * 2019-05-27 2021-02-02 同济大学 用于海底观测网的恒压恒流输入可切换直流变换器及方法
CN110212992A (zh) * 2019-06-05 2019-09-06 上海亨通海洋装备有限公司 基于光纤通信的水下数据传输系统
CN110649963B (zh) * 2019-07-29 2021-06-22 浙江大学 一种水下供能通信网络及其控制方法
CN110555251B (zh) * 2019-08-22 2020-06-16 中国科学院声学研究所 一种海底观测网海缆电气模拟装置
CN110798390B (zh) * 2019-11-13 2023-11-07 深圳欧特海洋科技有限公司 一种用于海底观测网供配电系统的通讯系统及通讯方法
CN112839373A (zh) * 2019-11-25 2021-05-25 中兴通讯股份有限公司 一种节能方法、装置，通信节点及计算机可读存储介质
CN111293524B (zh) * 2020-02-28 2020-12-29 中国科学院声学研究所 一种海底观测网扩展连接装置
CN111404142B (zh) * 2020-03-25 2020-11-06 中国科学院声学研究所 一种功率自匹配的电压稳定型恒流水下电源及其供电方法
CN111476994B (zh) * 2020-04-21 2022-02-11 上海亨通海洋装备有限公司 水下监测系统
CN111490533B (zh) * 2020-04-26 2020-12-29 中国科学院声学研究所 一种适用于恒流供电型海底观测网的水下电源
CN114123477B (zh) * 2020-08-25 2023-03-31 深圳欧特海洋科技有限公司 一种数据中心系统
CN112104059B (zh) * 2020-08-28 2024-04-16 中国科学院沈阳自动化研究所 一种小型深海探测作业型潜水器电源管理系统和管理方法
CN114063698B (zh) * 2021-10-20 2024-01-23 中航宝胜海洋工程电缆有限公司 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法
CN114221855A (zh) * 2021-11-19 2022-03-22 中航宝胜海洋工程电缆有限公司 一种基于冗余式接驳盒的海底观测网络系统
CN114070093B (zh) * 2021-12-03 2022-07-15 湖南北顺源智能科技有限公司 基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统
CN114325837B (zh) * 2022-03-08 2022-05-20 中海油田服务股份有限公司 海底节点数据汇集装置及方法
CN114844215B (zh) * 2022-05-17 2024-04-09 中国人民解放军63660部队 一种可远距离实时监测控制的多路直流电源装置
CN114784788B (zh) * 2022-05-26 2023-09-05 扬州海通电子科技有限公司 一种海洋观测网供电系统及供电方法
CN115395636B (zh) * 2022-08-08 2024-04-30 桂林电子科技大学 冗余备份恒流转恒压电源电路及控制方法
CN115425857B (zh) * 2022-11-07 2023-02-24 西安霍威电源有限公司 一种恒流转恒压的方法及其电路
CN116054318B (zh) * 2022-12-05 2023-10-13 中国科学院声学研究所 一种深海大功率供电系统
CN116316521A (zh) * 2022-12-13 2023-06-23 中国科学院深海科学与工程研究所 一种用于深海装备的高低压互备份式配电管理系统
CN116488102A (zh) * 2023-06-21 2023-07-25 华海通信技术有限公司 一种海缆终端盒及海缆系统
CN117220390B (zh) * 2023-11-09 2024-01-26 深圳市普兰斯通科技有限公司 充电机充电电路及充电机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107093894A (zh) * 2016-02-17 2017-08-25 中国科学院声学研究所 一种适用于海底恒流供电系统的水下恒流恒压转换装置
KR101796222B1 (ko) * 2016-08-23 2017-11-09 한국전력기술 주식회사 부유식 발전플랜트의 취수 시스템
CN108711844A (zh) * 2018-04-19 2018-10-26 同济大学 具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器
CN108983038A (zh) * 2018-05-17 2018-12-11 同济大学 缆系海底观测网电力系统实验平台

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8757270B2 (en) * 2010-05-28 2014-06-24 Statoil Petroleum As Subsea hydrocarbon production system
CA2831445C (en) * 2011-03-28 2019-09-24 Ocean Power Technologies, Inc Ball and socket power cable connector
US9379544B2 (en) * 2012-04-28 2016-06-28 Schneider Electric Industries Sas Subsea electrical distribution system operable to supply power to subsea load from plurality of sources
EP2822137B1 (en) * 2013-07-03 2018-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for transferring electrical power for subsea applications
CN106602524A (zh) 2015-10-15 2017-04-26 中国科学院沈阳自动化研究所 用于海底观测网系统的分支单元装置及海缆故障隔离方法
CN110752580B (zh) * 2018-07-23 2021-06-01 中国科学院沈阳自动化研究所 一种用于海底观测网的接驳盒供电系统及方法
CN109713658B (zh) 2019-01-16 2019-11-15 中国科学院声学研究所 一种基于恒流供电的海底观测网主基站
CN110350969B (zh) * 2019-07-29 2021-04-27 浙江大学 海底观测网及基于光纤传能的海缆短路故障的定位方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107093894A (zh) * 2016-02-17 2017-08-25 中国科学院声学研究所 一种适用于海底恒流供电系统的水下恒流恒压转换装置
KR101796222B1 (ko) * 2016-08-23 2017-11-09 한국전력기술 주식회사 부유식 발전플랜트의 취수 시스템
CN108711844A (zh) * 2018-04-19 2018-10-26 同济大学 具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器
CN108983038A (zh) * 2018-05-17 2018-12-11 同济大学 缆系海底观测网电力系统实验平台

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
海底观测网电能管理控制系统研究;于伟经等;《机械设计与制造》;20130531(第5期);第252-255页 *
缆系海底观测网电力系统结构与拓扑可靠性;吕枫等;《同济大学学报（自然科学版）》;20141031;第42卷(第10期);第1604-1610页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109713658A (zh) 2019-05-03
US11139650B1 (en) 2021-10-05
WO2020147459A1 (zh) 2020-07-23
US20210313798A1 (en) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109713658B (zh) 一种基于恒流供电的海底观测网主基站
CN105656019B (zh) 一种电容充电型直流断路器及其应用
CN107093894B (zh) 一种适用于海底恒流供电系统的水下恒流恒压转换装置
CN109391131A (zh) 一种mmc阀子模块旁路开关驱动装置
CN103023000B (zh) 电网限流装置及电网限流器和电网限流系统
CN108711844B (zh) 具有快速继电保护的海底观测网高压电切换型分支器
CN105305801B (zh) 一种模块式冷冗余航空电力转换器拓扑结构
CN107294073B (zh) 一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统
CN203261119U (zh) 双路直流电源切换控制电路
CN103558502A (zh) 一种单相接地故障检测电路、方法以及系统
CN103839710B (zh) 一种混合型直流断路器
CN107294128B (zh) 一种分布式电源综合防孤岛保护系统及方法
CN109524981A (zh) 一种并联多端直流输电线路故障重启方法
CN206712539U (zh) 一种基于多个蓄电池自主管理的船用低压直流电源装置
CN104868436A (zh) 一种海底观测网接驳保护系统
CN107910855B (zh) 一种应用于智能变电站的联切小电源装置
CN108233391B (zh) 级联式svg串并行协同通信控制器
CN109119981A (zh) 一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法
CN110048383B (zh) 一种配电网分布式综合保护系统
CN205029421U (zh) 一种供电电源切换装置
CN105490308A (zh) 一种中高压并网系统及中高压并网发电系统
AU2021101774A4 (en) Primary node of seafloor observatory network based on constant current power supply
CN214124816U (zh) 封闭母线的冲击波反锁保护装置
CN116545000A (zh) 串联多端直流输电控制保护系统
CN115241964A (zh) 一种海上平台的供电系统及其故障的保护方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant