CN114063698A - 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 - Google Patents
一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114063698A CN114063698A CN202111219003.0A CN202111219003A CN114063698A CN 114063698 A CN114063698 A CN 114063698A CN 202111219003 A CN202111219003 A CN 202111219003A CN 114063698 A CN114063698 A CN 114063698A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- module
- executing
- monitoring
- constant
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法，属于海底观测网技术领域。其特征是，在主节点中增加了一路负载及负载电力监控和PWM控制电路，该电路可以在科学仪器发生突断等故障导致干线上的电流减小至不能启动中继器时，启动本电路，增大干线上的电流，为中继器提供恒流工作时所需的电流，保护中继器不受故障影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法，属于海底观测网技术领域。
背景技术
海底观测网主要应用于海洋环境、海底地震等方面的观测和研究，我国有着辽阔的海岸线和广阔的海岸，随着对海洋不断的研究，亟需建立长跨距、深海域、高可靠性的大型海底观测网。
海底观测网通常由岸基站、主干干线、海底通信设备、主基站和科学观测仪器组成，岸基站上的高压电源为整个系统供电，主基站将高压进行电能变换后提供给科学观测仪器，使其正常工作。
主流的海底观测网通常采用直流恒流或直流恒压两种供电方式，因为直流恒压供电方式供电效率高且更易于为大功率设备供电，国际上已建成的多个大型海底观测网中，大多数系统采用直流恒压供电方式，仅日本的DONET地震监测网因系统应用功能单一且无大功率设备接入而采用直流恒流供电方式。
但传统海底通信网采用直流恒流供电工作，即海底光中继器货架产品为直流恒流供电方式，若海底观测网采取直流恒压供电方式，海底光中继器货架产品则无法直接组网，必须对海底光中继器产品进行重新设计、验证，这一过程成本高、周期长且伴随极大的技术风险：科学仪器等功率设备突断时，干线中的电流不足以维持海底光中继器货架产品稳定工作。
因此，设计一种能够调节干线电流、保护中继器不受故障影响的保护方法至关重要。
发明内容
针对恒流输电缆系海底观测网的上述缺陷，本发明提出了一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法，该方法可以保证在科学仪器发生故障而断开时，调节负载模块的工作电流，使干线中的电流能够维持中继器继续恒流工作，实现调节干线电流、保护中继器不受故障影响的目的。
本发明的技术方案为：
1、一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路，其特征在于，主节点的内部电路：在主节点中增加负载模块及电力监测模块，通过调节负载模块的工作电流，使中继器继续恒流工作。
具体的，该主节点的内部电路包括：
中压转换模块，可以将岸基输送的直流高压转换为直流中等电压；
DC/DC模块，将中压转换模块生成的直流中等电压分别分配供给负载模块、多个水下电源接口单元；
电力监控及开关模块，包括每个水下电源接口单元自带的电源消耗、接地故障监测功能和独立开关；
主控模块，可以接收各水下电源接口单元的监测信息，控制各独立开关的通断；
负载模块，是由多个大功率电阻并联而成；负载模块的开关利用主控模块控制PWM信号来实现，负载模块的接口单元自带电力监测模块，电力监测模块的监测信息传输给主控模块。上述恒压海底观测网的干线调节、保护电路的工作原理为：
当与次节点相连的科学仪器发生故障而断开时，如果没有接入负载模块，干线上的电流就小于中继器工作所需的最小电流；如果此时用主控模块控制PWM信号将负载模块接入主节点，干线中的电流就会开始增大，使干线中的电流能够维持中继器继续恒流工作，实现调节干线电流、保护中继器不受故障影响的目的。
2、一种恒压海底观测网的干线调节、保护方法，工作流程为：
（1）系统启动，负载模块全功率接入系统，此时Io=IL=Iw；IL为负载模块工作电流，Iw为中继器启动所需的干线电流；
（2）中压转换模块配备的电力监测控制器实时监测中压转换模块总输出电流Io，电力监测模块的电力监测控制器实时监测负载工作电流IL，各个电力监控及开关模块的电力监测控制器实时监测对应科学仪器的工作电流In；，
（3）判断主控模块是否接收到接入科学仪器指令，若否，执行步骤（12），若是，执行步骤（4）；
（4）判断I1+I2+…+In≥Iw是否成立，若否，执行步骤（5），若是，执行步骤（8）；I1、I2、…、In为对应的各个科学仪器的工作电流，n为科学仪器的数量；
（5）利用电力监控及开关模块的接地故障监测功能监控科学仪器是否显示有接地故障，若否，执行步骤（6），若是，执行步骤（7）；
（6）主控模块通过PWM调节负载电流，使I1+I2+…+In=Iw，然后跳转执行步骤（12）；
（7）主控模块断开显示有接地故障的科学仪器的独立开关，然后跳转执行步骤（6）；
（8）利用电力监控及开关模块的接地故障监测功能监控是否显示有接地故障，若否，执行步骤（9），若是，执行步骤（10）、（11）；
（9）主控模块调节负载模块的工作电流，使IL=0，然后跳转步骤（12）；
（10）主控模块断开显示有接地故障的科学仪器的独立开关；
（11）判断I1+I2+…+In≥Iw是否成立，若否，执行步骤（6），若是，执行步骤（12）；
（12）系统正常运行，跳转执行步骤（2）。
本发明的主要创新点：在主节点中增加了一路负载及负载电力监控和PWM控制电路，该电路可以在科学仪器发生突断等故障导致干线上的电流减小至不能启动中继器时，启动本电路，增大干线上的电流，为中继器提供恒流工作时所需的电流，保护中继器不受故障影响。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的一种恒压海底观测网的干线调节、保护方法，能够保护中继器在遇到科学仪器突断等故障时不受影响。
附图说明
为了更清楚地介绍本发明的技术方案，参照附图1与附图2进行说明：
附图1为根据本发明实施提供的一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路的结构示意图；
附图2为根据本发明实施提供的一种恒压海底观测网的干线调节、保护方法的工作流程图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明的恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法，用于当科学仪器发生故障断开时，保护恒流中继器设备能够继续稳定地工作在直流恒压观测网中。
如图1所示，本实施例提供的一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路，包括：
1、PFE是海底观测网的水面部分，是系统的电源供给和数据采集记录中心；
2、中继器是对远距离干线上传输的光信号进行放大；
3、主节点直接和干线供电电缆连接，包括：
1）中压转换模块，将系统岸基供应的直流高压转换为直流中等电压；
2）DC/DC模块，将直流中等电压供给负载模块、多个水下电源接口单元；
3）电力监控及开关模块，包括每个水下电源接口单元自带的电源消耗、接地故障监测功能和独立开关；
4）主控模块，接收各水下电源接口单元的监测信息，控制各独立开关的通断；
5）负载模块，由多个大功率电阻并联而成；负载模块的开关利用主控模块控制PWM信号来实现；负载模块的接口单元自带电源消耗、PWM控制、电力监测模块、功能，并将信息反馈给主控模块；
4、次节点（SIIM），次节点通过水下接头和主节点提供的中等电压连接，为其科学仪器提供一系列独立的可开关的低压电源；
5、科学仪器，用于海底、近海底以及水体参数观测。
该电路可以在科学仪器发生故障而断开时，调节负载的工作电流，使干线中的电流能够维持中继器继续恒流工作，从而实现调节干线电流、保护中继器不受故障影响的目的。
参见图2，本实施例提供的一种恒压海底观测网的干线调节、保护方法，工作流程为：
（1）系统启动，负载模块全功率接入系统，此时IL=Iw=Io；IL为负载模块工作电流，Iw为中继器启动所需的干线电流，Io为中压转换模块总输出电流；
（2）中压转换模块配备的电力监测控制器实时监测中压转换模块总输出电流Io，电力监测模块的电力监测控制器实时监测负载工作电流IL，各个电力监控及开关模块的电力监测控制器实时监测对应科学仪器的工作电流In；，
（3）判断主控模块是否接收到接入科学仪器指令，若否，执行步骤（12），若是，执行步骤（4）；
（4）判断I1+I2+…+In≥Iw是否成立，若否，执行步骤（5），若是，执行步骤（8）；I1、I2、…、In为对应的各个科学仪器的工作电流，n为科学仪器的数量；
（5）利用电力监控及开关模块的接地故障监测功能监控科学仪器是否显示有接地故障，若否，执行步骤（6），若是，执行步骤（7）；
（6）主控模块通过PWM调节负载电流，使I1+I2+…+In=Iw，然后跳转执行步骤（12）；
（7）主控模块断开显示有接地故障的科学仪器的独立开关，然后跳转执行步骤（6）；
（8）利用电力监控及开关模块的接地故障监测功能监控是否显示有接地故障，若否，执行步骤（9），若是，执行步骤（10）、（11）；
（9）主控模块调节负载模块的工作电流，使IL=0，然后跳转步骤（12）；
（10）主控模块断开显示有接地故障的科学仪器的独立开关；
（11）判断I1+I2+…+In≥Iw是否成立，若否，执行步骤（6），若是，执行步骤（12）；
（12）系统正常运行，跳转执行步骤（2）。
上述方法的工作原理为：
当科学仪器发生故障而断开时，如果没有接入负载，干线上的电流就小于中继器工作的最小电流；如果此时用主控模块控制PWM信号将负载接入主节点，干线中的电流就会开始增大，使干线中的电流能够维持中继器继续恒流工作，实现调节干线电流、保护中继器不受故障影响的目的。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路，其特征是，在主节点中增加负载模块及电力监测模块，通过调节负载模块的工作电流，使中继器继续恒流工作。
2.根据权利要求1所述的一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路，其特征是，该电路包括：
中压转换模块，将岸基输送的直流高压转换为直流中等电压；
DC/DC模块，将中压转换模块生成的直流中等电压分别分配供给负载模块、多个水下电源接口单元；
电力监控及开关模块，包括每个水下电源接口单元自带的电源消耗、接地故障监测功能和独立开关；
主控模块，接收各水下电源接口单元的监测信息，控制各独立开关的通断；
负载模块，由多个大功率电阻并联而成；负载模块的开关利用主控模块控制PWM信号来实现，负载模块自带电力监测模块，电力监测模块的监测信息传输给主控模块。
3.一种恒压海底观测网的干线调节、保护方法，其特征是，在科学仪器发生故障导致干线电流减小时，主控模块控制PWM信号将负载模块接入主节点，增大干线电流，为中继器提供恒流工作时所需的电流。
4.根据权利要求3所述的一种恒压海底观测网的干线调节、保护方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）系统启动，负载模块全功率接入系统，此时Io=IL=Iw；IL为负载模块工作电流，Iw为中继器启动所需的干线电流；
（2）监测控制器实时监测中压转换模块总输出电流Io、负载模块工作电流IL以及各个科学仪器的工作电流In；
（3）判断主控模块是否接收到接入科学仪器指令，若否，执行步骤（12），若是，执行步骤（4）；
（4）判断I1+I2+…+In≥Iw是否成立，若否，执行步骤（5），若是，执行步骤（8）；I1、I2、…、In为对应的各个科学仪器的工作电流，n为科学仪器的数量；
（5）利用电力监控及开关模块的接地故障监测功能监控科学仪器是否显示有接地故障，若否，执行步骤（6），若是，执行步骤（7）；
（6）主控模块通过控制PWM信号调节负载模块电流，使I1+I2+…+In=Iw，然后跳转执行步骤（12）；
（7）主控模块断开显示有接地故障的科学仪器的独立开关，然后跳转执行步骤（6）；
（8）利用电力监控及开关模块的接地故障监测功能监控科学仪器是否显示有接地故障，若否，执行步骤（9），若是，执行步骤（10）、（11）；
（9）主控模块调节负载模块电流，使IL=0，然后跳转步骤（12）；
（10）主控模块断开显示有接地故障的科学仪器的独立开关；
（11）判断I1+I2+…+In≥Iw是否成立，若否，执行步骤（6），若是，执行步骤（12）；
（12）系统正常运行，跳转执行步骤（2）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111219003.0A CN114063698B (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111219003.0A CN114063698B (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114063698A true CN114063698A (zh) | 2022-02-18 |
| CN114063698B CN114063698B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=80234898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111219003.0A Active CN114063698B (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114063698B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003244032A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-29 | Nec Corp | 海底ケーブル給電システム |
| 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 |
| CN206506439U (zh) * | 2016-10-27 | 2017-09-19 | 山东正承能源科技有限公司 | 基于海底观测网的高压直流电能变换系统 |
| CN107271832A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-20 | 浙江大学 | 小型水下接驳盒数据采集与监控系统 |
| CN107370144A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-21 | 浙江大学 | 一种负载自适应海底观测网恒流供电系统 |
| CN107453607A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-08 | 浙江大学 | 一种基于线性功率平衡器的海底观测网恒流供电系统 |
| CN107482610A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 浙江大学 | 一种基于可调占空比功率平衡器的海底观测网恒流供电系统 |
| CN107741221A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-27 | 浙江大学 | 一种基于观测中继平台的水下缆系恒流观测系统 |
| CN108649565A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-12 | 同济大学 | 海底观测网恒压恒流混合供电系统 |
| 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 |
| CN108988312A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-11 | 浙江大学 | 一种海底观测网次级接驳盒的电能分配系统和海底观测电网系统 |
| CN109713658A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-03 | 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 |
| WO2019148688A1 (zh) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 大全集团有限公司 | 一种微电网并网转孤岛运行模式的稳定控制方法 |
| CN111490533A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-04 | 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 |
-
2021
- 2021-10-20 CN CN202111219003.0A patent/CN114063698B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003244032A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-29 | Nec Corp | 海底ケーブル給電システム |
| 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 |
| CN206506439U (zh) * | 2016-10-27 | 2017-09-19 | 山东正承能源科技有限公司 | 基于海底观测网的高压直流电能变换系统 |
| CN107271832A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-20 | 浙江大学 | 小型水下接驳盒数据采集与监控系统 |
| CN107482610A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 浙江大学 | 一种基于可调占空比功率平衡器的海底观测网恒流供电系统 |
| CN107453607A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-08 | 浙江大学 | 一种基于线性功率平衡器的海底观测网恒流供电系统 |
| CN107370144A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-21 | 浙江大学 | 一种负载自适应海底观测网恒流供电系统 |
| CN107741221A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-27 | 浙江大学 | 一种基于观测中继平台的水下缆系恒流观测系统 |
| WO2019148688A1 (zh) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 大全集团有限公司 | 一种微电网并网转孤岛运行模式的稳定控制方法 |
| 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 |
| CN108649565A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-12 | 同济大学 | 海底观测网恒压恒流混合供电系统 |
| CN108988312A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-11 | 浙江大学 | 一种海底观测网次级接驳盒的电能分配系统和海底观测电网系统 |
| CN109713658A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-03 | 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 |
| WO2020147459A1 (zh) * | 2019-01-16 | 2020-07-23 | 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 |
| CN111490533A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-04 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114063698B (zh) | 2024-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11139650B1 (en) | Primary node of seafloor observatory network based on constant current power supply | |
| US8546976B2 (en) | System and apparatus for power transfer to vessels | |
| 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 | |
| CN108649565B (zh) | 海底观测网恒压恒流混合供电系统 | |
| KR20090076819A (ko) | 선박용 전력 분배 및 추진 시스템 | |
| US9627862B2 (en) | Methods and systems for subsea direct current power distribution | |
| KR20170114936A (ko) | 선박에 전기 에너지를 공급하기 위한 전력 시스템 | |
| CN107741221B (zh) | 一种基于观测中继平台的水下缆系恒流观测系统 | |
| CN101366157A (zh) | 电力传输系统 | |
| CN103078397A (zh) | 岸船供电方法 | |
| US9825523B2 (en) | Control arrangement and method for regulating the output current of a dc source power converter connected to a multi-source dc system | |
| CN105743212A (zh) | 用于对船舶供电的岸电系统及用于船舶的电气系统 | |
| WO2017159648A1 (ja) | 海底機器、海底ケーブルシステム、海底機器の制御方法および海底機器のプログラムが記憶された記憶媒体 | |
| CN114063698B (zh) | 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 | |
| CN212695778U (zh) | 一种水下传感器光纤供能系统 | |
| AU2017355719B2 (en) | Dead band direct current converter | |
| EP3206277A1 (en) | Vehicle dynamic position powering system and method | |
| EP2768105B1 (en) | Direct current power delivery system and method | |
| CN109428329B (zh) | 一种水下供电系统 | |
| US11923687B2 (en) | Bipole power transmission schemes | |
| CN114784788B (zh) | 一种海洋观测网供电系统及供电方法 | |
| Zang et al. | The Meishan Bay Underwater Observatory System | |
| RU2337450C1 (ru) | Способ электроснабжения низковольтных потребителей электроэнергии постоянного тока, удаленных от источников электроэнергии | |
| AU2021101774A4 (en) | Primary node of seafloor observatory network based on constant current power supply | |
| CN216436809U (zh) | 一种水下数据中心配电架构及具有其的水下数据中心 |
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 |