CN116488168B - 一种切换器、海缆供电系统及接地切换方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种切换器、海缆供电系统及接地切换方法，所述切换器包括：切换装置、检测装置以及接地装置。接地装置包括第一接地装置与第二接地装置；其中，第一接地装置与海洋地连接，第二接地装置与陆地站点地连接，以形成两种接地方式。检测装置用于检测电运行信号，以获得第一接地装置及第二接地装置的运行状态。切换装置与第一接地装置、第二接地装置连接，被配置为在海缆供电系统上电后，将海缆线路与第一接地装置连通；在第一接地装置处于异常状态时，将海缆线路与第二接地装置连通。所述切换器可以实现接地方式的平滑切换，以提高海缆供电系统的可靠性。

Description

一种切换器、海缆供电系统及接地切换方法

技术领域

本申请涉及海缆通信系统技术领域，尤其涉及一种切换器、海缆供电系统及接地切换方法。

背景技术

在承载着通信业务的海缆通信系统中，需要通过海缆供电系统高压的供电设备(Power Feeding Equipment，PFE)供应稳定的电能，以向海缆线路中的水下设备供应恒定电流。海缆线路会受到许多外界因素的干扰，影响通信，比如断缆、雷击、浪涌、工频干扰、腐蚀等复杂的环境因素。因此，海缆供电系统不仅要保持可靠的电能供应，还要应对海缆线路中各种复杂的外界因素。

海缆供电系统包括高压供电设备与接地设备。高压供电设备可以为整个海缆通信系统提供电能；接地设备包括连接海洋地（OG, Ocean Ground）和连接陆地站点地（BG,Building Ground）的线路，用于为高压供电设备提供电流回路。在默认场景下，通过海洋地形成供电回路；在海洋地受外界因素发生故障时，再转换为通过陆地站点地形成供电回路，以保证供电的可靠性。

为此，通过可拨动的机械开关实现海洋地与陆地站点地之间的切换。在海洋地的线路发生故障时，通过拨动机械开关将海缆线路与海洋地连接变更为将海缆线路与陆地站点地连接。但是，通过机械开关的方式需要工作人员在现场手动拨动机械开关，无法远程切换高压供电设备的接地方式，降低海缆供电系统的可靠性，影响通信质量。

发明内容

本申请提供一种切换器、海缆供电系统及接地切换方法，所述切换器可以通过远程控制自动或手动实现接地方式的平滑切换，以解决海缆供电系统的可靠性低，影响通信质量的问题。

第一方面，本申请提供一种切换器，应用于海缆供电系统，包括：切换装置、检测装置以及接地装置。其中，所述接地装置包括第一接地装置与第二接地装置；所述第一接地装置与海洋地连接，所述第二接地装置与陆地站点地连接。所述检测装置与所述第一接地装置、所述第二接地装置连接；所述检测装置被配置为检测所述第一接地装置及所述第二接地装置的电运行信号，以获得所述第一接地装置及所述第二接地装置的运行状态。所述切换装置与所述第一接地装置、所述第二接地装置连接；所述切换装置被配置为在所述海缆供电系统上电后，将海缆线路与所述第一接地装置连通；在所述第一接地装置处于异常状态时，将所述海缆线路与所述第二接地装置连通。

这样，可以通过检测装置对第一接地装置的运行状态进行判断，实现对第一接地装置运行状态的监测。在第一接地装置发生故障时，可以通过切换装置更改切换装置的连接关系，将海缆线路与第二接地装置连通，确保海缆线路的正常运行，提高海缆供电系统的可靠性，保障通信质量。

在一种实现方式中，所述切换装置包括至少两个切换继电器；所述切换继电器包括第一触点和第二触点，所述第一接地装置的一端连接所述第一触点，所述第一接地装置的另一端连接海洋地；所述第二接地装置的一端连接所述第二触点，所述第二接地装置的另一端连接陆地站点地。

这样，可以通过继电器元件更改海缆线路的连通关系。且设置两个或两个以上数量的切换继电器，可以缓解继电器切换接地装置时出现的异常断电事件，使切换过程更加平滑，提高切换效率以及海缆供电系统的可靠性。

在一种实现方式中，所述切换装置还包括至少一个备用继电器，所述备用继电器包括第三触点和第四触点，所述第三触点连接所述第一接地装置，所述第四触点连接所述第二接地装置。

这样，通过备用继电器与切换继电器构成备份。当切换继电器发生损坏、切换失败时，可以通过备用继电器更改海缆线路的连通关系，进而减少切换失败的故障事件，增加海缆供电系统的可靠性。

在一种实现方式中，所述切换继电器和所述备用继电器均为非保持型继电器。

这样，可以在海缆供电系统未上电时，自动断开与第一接地装置、第二接地装置的连接，增加所述切换器的便利性以及海缆供电系统的安全性。

在一种实现方式中，所述切换继电器包括第一切换继电器和第二切换继电器，所述切换装置还被配置为：在所述海缆供电系统上电前，将所述第一切换继电器的第一触点闭合，以使所述第一接地装置与所述海缆线路连通；以及将所述第二切换继电器的第二触点闭合，以使所述第二接地装置与所述海缆线路连通。

这样，可以海缆供电系统在未上电时，保持海缆线路与第一接地装置、第二接地装置的预连通关系，以便于对海缆供电系统进行测试及上电运行。

在一种实现方式中，所述切换装置执行将海缆线路与所述第一接地装置连通，还被配置为：保持所述第一切换继电器的第一触点闭合，以及将所述第二切换继电器的第一触点闭合，以使所述第一接地装置与所述海缆线路连通。

这样，可以通过两个切换继电器使海缆线路与第一接地装置的连通，以通过第一接地装置与供电设备连通，实现通过第一接地装置辅助供电设备供电。

在一种实现方式中，所述切换装置执行将所述海缆线路与所述第二接地装置连通，还被配置为：保持所述第一切换继电器的第一触点闭合，以及将所述第二切换继电器的第二触点闭合，以使所述第一接地装置被短接以及使所述第二接地装置与所述海缆线路连通。

这样，可以在第一接地装置出现故障时，通过第二切换继电器将海缆线路与第二接地装置连通。此时，由于第一接地装置出现了故障，第一接地装置则被短接，海缆供电系统处于保护状态，进而可以提高海缆供电系统的可靠性。

在一种实现方式中，所述切换装置还被配置为：在所述第一接地装置处于维修状态时，将所述第一切换继电器的第二触点闭合，以及将所述第二切换继电器的第二触点闭合，以使所述第二接地装置与所述海缆线路连通。

这样，可以在第一接地装置维修时，将海缆线路完全与第二接地装置连通，以通过第二接地装置辅助供电设备供电。在第一接地装置维修时，可以不对海缆供电系统的正常供电产生影响。

在一种实现方式中，所述切换器还包括控制器；所述控制器连接所述切换装置以及与站点设备通信连接；所述控制器被配置为接收站点设备的切换命令，以及根据所述切换命令控制所述切换装置执行切换动作。

这样，可以通过控制器在第一接地装置出现故障或进行维修时，远程自动实现切换，缩短故障的维修时间。并且，还可以通过控制器手动切换供电设备的接地方式，提高便利性。

在一种实现方式中，所述第一接地装置包括至少一个第一接地电极，所述第一接地电极与海洋地和/或海水接触；所述第二接地装置包括至少一个第二接地电极，所述第二接地电极与所述陆地站点地接触。

这样，通过与电极与海洋地、海水以及陆地站点地中的一个或多个的组合接触，即可以实现海缆供电系统的接地效果。

第二方面，本申请还提供一种海缆供电系统，包括海缆线路，以及与所述海缆线路连接的站点设备；所述站点设备中设有供电设备，用于向所述海缆线路供电；所述供电设备中设有上述第一方面提供的切换器，用于切换所述供电设备的接地方式。

这样，所述海缆供电系统即可以通过切换器实现接地装置的平滑切换，以更改供电设备的接地方式。

第三方面，本申请还提供一种接地切换方法，应用于海缆供电系统，所述海缆供电系统包括上述第一方面提供的切换器，所述接地切换方法包括：

响应于切换命令，驱动所述切换装置执行切换动作，所述切换动作包括在所述海缆供电系统上电后，将海缆线路与所述第一接地装置连通；在所述第一接地装置处于异常状态时，将所述海缆线路与所述第二接地装置连通；

通过所述切换器的检测装置检测所述接地装置的电运行信号；

如果所述切换装置动作后所述第二接地装置处于异常状态，通过所述检测装置发送故障提示信号。

这样，通过所述接地切换方法可以结合接地装置的运行状态执行切换动作，减少误切换、切换失败等问题，以提高海缆供电系统的可靠性。并且，所述接地切换方法还可以在切换装置切换失败时发出故障提示信号，以提示维护人员进行维修。

在一种实现方式中，驱动所述切换装置执行切换动作时，还包括：驱动第一切换继电器动作；如果所述第一切换继电器动作后所述第二接地装置处于正常状态，驱动第二切换继电器执行切换所述切换动作；如果所述第一切换继电器动作后所述第二接地装置处于异常状态，复原所述第一切换继电器的切换动作，以及依次驱动所述第二切换继电器及备用继电器执行所述切换动作。

这样，可以通过第一切换继电器、第二切换继电器以及备用继电器进行逐个切换，以及在切换后进行实时检测的方式，形成切换动作与检测过程交替进行的切换流程，以减少切换失败、切换后异常的问题，进而保障切换的准确性。

在一种实现方式中，在依次驱动第二切换继电器及备用继电器执行切换动作时，所述方法还包括：驱动第二切换继电器执行所述切换动作；如果所述第二切换继电器动作后所述第二接地装置处于异常状态，则复原所述第二切换继电器的动作，以及驱动所述备用继电器执行所述切换动作；在所述备用继电器动作后所述第二接地装置处于异常状态时，通过所述检测装置发送故障提示信号。

这样，可以在全部的继电器切换完成但第二接地装置仍处于异常状态时，及时发出故障报警提示信号，以便于维护人员及时进行排查，缩短故障的维修时间。

在一种实现方式中，所述方法还包括：通过所述检测装置监测所述接地装置的电运行信号，以及在所述接地装置的电运行信号对应的电流值和/或电压值不在预设范围内时，向所述切换器发送切换命令；或者，响应于站点设备中手动输入的切换操控事件，向所述切换器发送切换命令。

这样，可以通过手动切换及自动切换两种方式控制切换供电设备的接地方式，增加海缆供电系统的便利性。

在一种实现方式中，所述方法还包括：通过所述检测装置解析电运行信号的信号特征；根据所述信号特征识别故障事件，以及向站点设备上报所述故障事件。

这样，可以通过信号特征自动识别故障事件，并及时上报故障事件，减少误切换的可能性。

由上述技术方案可知，本申请提供的切换器、海缆供电系统及接地切换方法，可以结合接地装置的运行状态，在第一接地装置出现异常时，通过切换装置将海缆线路与第二接地装置连通，以保证海缆供电系统的正常运行。所述方法在驱动切换装置执行切换动作时，还与检测装置的检测动作交替进行，实现一步一确认的效果，可以有效提高切换接地方式的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种典型的海缆供电系统的海缆线路示意图；

图2为一种典型的连续型机械开关的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的切换装置执行切换过程的原理图；

图4为本申请实施例提供的海缆供电系统未上电前的继电器连接关系示意图；

图5为本申请实施例提供的海缆供电系统默认运行状态的继电器连接关系示意图；

图6为本申请实施例提供的海洋地线路电压异常状态的继电器连接关系示意图；

图7为本申请实施例提供的海洋地线路维修状态的继电器连接关系示意图；

图8为本申请实施例提供的手动切换接地方式的切换流程示意图；

图9为本申请实施例提供的自动切换接地方式的切换流程示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

在本申请实施例中，海缆系统即海底光缆系统，是指由多条通信线缆构成的通信网络系统。系统中的通信线缆铺设于海底，因此可被称为海缆线路，以传输光信号通信，实现跨海区域通信功能。海缆系统可以实现长距离通信，例如，可以横跨上万公里的海洋完成数据通信。此外，为了保证海缆通信的信号质量，在海缆线路上还可以设有光放大器（Repeater，RPT），用于放大海缆线路中的光信号。需要说明的是，本申请实施例中所述海缆系统亦可以用于跨河、跨湖泊等相对较近距离的通信区域中。

为了保证海缆系统的正常运行，需要通过海缆供电系统为海缆线路进行供电。如图1所示，海缆供电系统包括供电设备(Power Feed Equipment，PFE)与接地设备。其中，供电设备为高压供电设备，高压供电设备用于为整个海缆系统供电，接地装置用于为高压供电设备提供电流回路。高压供电设备通过海缆线路与接地装置连通，以通过高压供电设备与接地装置之间的电位差，实现海缆线路的电流流通

为了增加海缆供电系统的可靠性，在一些实施方式中，高压供电设备可以采用双端供电的方式，即在海缆线路的两端设置高压供电设备。在其中一端高压供电设备发生故障时，将双端供电切换为单端供电，以保证海缆供电系统的正常运行。接地设备包括连接海洋地（OG, Ocean Ground）的OG线路与陆地站点地（BG, Building Ground）的BG线路，在默认状态下海缆线路通过OG线路与海洋地连通，以使高压供电设备通过海洋地形成供电回路；在海洋地的线路发生故障时，将海缆线路从与海洋地连通切换为通过BG线路与陆地站点地连通，以使高压供电设备通过陆地站点地形成供电回路，进而保证海缆供电系统的正常运行。

由海洋地切换至陆地站点地的过程，需要确保高压供电设备的接地连续性。即在切换过程中，应始终保持高压供电设备处于接地的状态。在一些实施方式中，如图2所示，图2为典型的连续型机械开关。连续型机械开关的触点经由特殊设计，在手动拨动扳手由OG到BG的过程中，机械开关的触点与BG接触后，才断开与OG的连接。这样，机械开关在切换的过程，可以使高压供电设备始终保持与接地的状态，以保障高压供电设备的接地连续性。但是，机械开关无法实现远程控制，不便于进行操控。并且，机械开关的材质为非常规物料，导致开关的选型比较困难。

基于上述海缆供电系统，本申请实施例提供一种切换器，包括：切换装置100、检测装置200以及接地装置300。接地装置300用于将供电设备接地；切换装置100用于切换海缆线路与接地装置300的连通关系；检测装置200用于检测海缆线路的电运行信号，比如电压信号与电流信号，通过电流电压检测方法，即可以获得海缆线路的运行状态。在一些实施方式中，接地装置300包括第一接地装置301与第二接地装置302，第一接地装置301与海洋地连接，第二接地装置302与陆地站点地连接。供电设备可以通过海缆线路与第一接地装置301、第二接地装置302连接，使海缆供电系统接地。在本申请实施例中，切换装置100为电子控制元件，可以通过远程控制操控切换装置100，以实现自动切换或手动切换接地方式的功能。

所述检测装置200与第一接地装置301、第二接地装置302连接，且检测装置200被配置为检测第一接地装置301及第二接地装置302的电运行信号，以根据电运行信号获得第一接地装置301及第二接地装置302的运行状态。比如在第一接地装置301的电压不在运行电压的范围内时，则表示第一接地装置301处于异常状态；在第一接地装置301的电压在运行电压的范围内时，则表示第一接地装置301处于正常状态。

其中，根据运行状态的判断方式不同，电运行信号可以为不同的信号形式。例如，电运行信号为电流信号，运行状态的判断标准为电流阈值或者电流区间。电运行信号还可以是电压信号，则运行状态的判断标准为电压阈值或者电压区间。电运行信号还可以包括电流信号和电压信号，则运行状态的判断标准包括电流阈值（或者电流区间）以及电压阈值（或者电压区间）。

第一接地装置301、第二接地装置302还与切换装置100连接。切换装置100被配置为在海缆供电系统上电后，将海缆线路与所述第一接地装置301连通；在第一接地装置301处于异常状态时，将海缆线路与第二接地装置302连通。通过切换装置100及检测装置200的结合，即可以实现在海洋地的线路故障时自动切换至连接陆地站点地。

例如：如图3所示，在海缆供电系统正常运行时，切换装置100与第一接地装置301连接，即将供电设备与海洋地连接，以将海缆线路与海洋地连通。此时，检测装置200检测到第一接地装置301的电运行信号处于异常数值范围，切换装置100则由与第一接地装置301连接切换至与第二接地装置302连接，即与陆地站点地连接，以将海缆线路与陆地站点地连通。如此，即可以在海洋地的线路出现故障时确保海缆供电系统的正常运行。

由于在切换装置100在进行切换时，还可能会发生异常断电事件，使切换过程出现波动。因此，为了实现平滑切换，在一些实施方式中，切换装置100包括至少两个切换继电器。切换继电器包括第一触点和第二触点，第一接地装置301的一端连接第一触点，第一接地装置301的另一端连接海洋地；第二接地装置302的一端连接第二触点，第二接地装置302的另一端连接陆地站点地。两个切换继电器可以将海缆线路同时与第一接地装置301及第二接地装置302连通，在进行切换时可以使切换过程更平滑，使供电设备具有更好的接地连续性。

但是，切换继电器在使用过程中还可能被损坏或发生故障，造成不能及时切换接地装置300或切换失败等问题。因此，切换装置100还可以包括至少一个备用继电器。备用继电器包括第三触点和第四触点，第三触点连接第一接地装置301，第四触点连接第二接地装置302。备用继电器与切换继电器构成备份，且上述继电器之间并联连接，互不影响。在切换继电器发生损坏或切换失败时，可以通过备用继电器切换海缆线路与接地装置300的连通状态，以减少切换失败的故障事件。在一些实施方式中，切换继电器与备用继电器均采用非保持型继电器，在海缆供电系统断电后可自动断开连接。

例如：切换继电器的数量可以为两个，备份继电器的数量为一个。在海缆供电系统的供电设备上电前，一个切换继电器的第一触点闭合，使海缆线路与第一接地装置301连通，另一个切换继电器的第二触点闭合，以使海缆线路与第二接地装置302连通，备份继电器作为备份可以与第一接地装置301连通，也可以与第二接地装置302连通。

需要说明的是，上述示例中的连通是指电路的连通关系，在海缆供电系统未上电前，线路中不存在电流的流通。

基于上述切换继电器，在一种可实施的方式中，切换继电器包括第一切换继电器与第二切换继电器。切换装置100被配置为在海缆供电系统上电前，将第一切换继电器的第一触点闭合，以使第一接地装置301与海缆线路连通；以及将第二切换继电器的第二触点闭合，以使第二接地装置302与海缆线路连通。即在海缆供电系统未上电前，将一个切换继电器与第一接地装置301连接，一个切换继电器与第二接地装置302连接，进而使供电设备保持接地状态，以便于在海缆供电系统上电后进行调试。

例如：如图4所示，图4中K1、K3为切换继电器，K2为备份继电器。在海缆供电系统上电前，K1、K2连接第一接地装置301，以连接海洋地，K3连接第二接地装置302，以连接陆地站点地。此时，为未上电前的准备状态，但线路中不存在电流的流通。

在海缆供电系统正常运行时，默认通过海洋地形成供电回路。因此，在海缆供电系统上电后，切换装置100被配置为保持第一切换继电器的第一触点闭合，以及将第二切换继电器的第一触点闭合，以使第一接地装置301与海缆线路连通。

例如：如图5所示，图5中K1、K3为切换继电器，K2为备份继电器。在海缆供电系统上电前，K1、K2、K3的连接状态如图4所示。在海缆系统上电后，由于此时并不需要陆地站点地，所以K1、K2、K3均连接第一接地装置301，以连接海洋地。

海缆供电系统在运行过程中，如果海洋地线路发生异常，则需将海缆线路切换至陆地站点地连通。因此，切换装置100在执行将海缆线路与第一接地装置301连通时，还被配置为保持第一切换继电器的第一触点闭合，以及将第二切换继电器的第二触点闭合，以使第二接地装置302与所述海缆线路连通。保持一个切换继电器与海洋地连接，一个切换继电器与陆地站点地连接，可以对海缆线路进行保护。由于此时海洋地的线路发生故障，所以海洋地被短接，供电设备则通过陆地站点地形成供电回路。保留一个切换继电器与第一接地装置301连接，可以保持切换的接地连续性，缓解异常断电的问题，进而提高海缆供电系统的供电可靠性。

例如：如图6所示，图6中K1、K3为切换继电器，K2为备份继电器。在海缆供电系统上电后处于默认状态时，K1、K2、K3的连接状态如图5所示。在海洋地的线路发生故障时，K1连接第一接地装置301，以连接海洋地；K2、K3连接第二接地装置302，以连接陆地站点地。由于海洋地的线路发生故障，海洋地则被短接，供电设备即通过陆地站点地形成供电回路。

显然，如果海洋地的线路出现故障，则需要对海洋地线路进行维修。而在对海洋地线路进行维修的过程中，需要完全断开海缆线路与海洋地的连通关系。因此，所述切换装置100还被配置为在第一接地装置301处于维修状态时，将第一切换继电器的第二触点闭合，以及将第二切换继电器的第二触点闭合，以使第二接地装置302与海缆线路连通。即将切换继电器全部与第二接地装置302连接，使海缆线路与陆地站点地连通。此时，海洋地与海缆线路完全断开连接，可以保证维修过程的安全性。

例如：如图7所示，图7中K1、K3为切换继电器，K2为备份继电器。在第一接地装置301处于异常状态时，K1、K2、K3的连接状态如图6所示。在排查后确认为海洋地的线路故障时，需要对海洋地线路进行维修。此时，需要完全断开海洋地与海缆线路的连通关系。K1、K2、K3均连接第二接地装置302，以连接陆地站点地。这样，既可以保证海洋地线路维修过程的安全性，又可以使供电设备通过陆地站点地形成回电回路，正常运行。

此外，为了实现对切换装置100的远程控制，切换器还包括控制器。控制器连接切换装置100以及与站点设备通信连接，以接收站点设备发送的切换命令，并控制切换装置100执行切换动作。因此，控制器被配置为接收站点设备的切换命令，以及根据切换命令控制切换装置100执行切换动作。

例如，在检测到海洋地的线路发生故障后，维护人员或者自动控制系统可以通过站点设备发送切换命令。切换命令可以沿着海缆线路传递至切换器的控制器。控制器可以通过执行切换命令产生控制指令，并将控制指令发送给切换装置100。切换装置100再响应于接收到的控制指令，实施切换动作。

控制器控制切换装置100执行切换动作的具体切换方法，可以根据切换器所使用切换装置100的结构和原理确定。如，通过控制器输出特定电压的电信号，电信号再发送给继电器，控制继电器产生动作，调整触电开关的接触位置，以改变电路路径的连接状态。

此外，由于海洋地、海水以及陆地站点地均为低电位的良导体，因此在一些实施方式中，第一接地装置301包括至少一个第一接地电极，第一接地电极与海洋地和/或海水接触；第二接地装置302包括至少一个第二接地电极，第二接地电极与陆地站点地接触，以达到接地的效果。

基于上述切换器，本申请的部分实施例中还提供一种海缆供电系统，包括海缆线路与站点设备。其中，海缆线路与站点设备连接，且站点设备中设有供电设备，用于为整个海缆系统供电。供电设备中设有切换器，用于切换供电设备的接地方式，即可以与海洋地连通的海缆线路切换至与陆地站点地连通。

在一些实施方式中，海缆线路包括供电线路与光纤线路，海缆线路用于传输供电设备提供的供电电能；光纤线路用于传输光信号，实现海缆通信。比如，如图1所示的海缆线路，图1的海缆线路中设有光放大器的线路为光纤线路，与海洋地、陆地站点地连通的线路为供电线路。

由上述技术方案可知，上述实施例提供的切换器与及海缆供电系统可以使用切换装置100更改供电设备的接地方式。能够在海洋地的线路发生故障时自动进行切换，还可以通过手动切换的方式切换海缆线路与海洋地、陆地站点地的连通关系。在切换过程中，通过多个继电器进行平滑切换，可以有效减少切换导致的异常断电事件，保障海缆供电系统的正常运行。

另外，多个继电器还构成备份，在继电器发生损坏或切换失败时，可以通过备份的继电器完成切换。备份继电器可以减少切换器的维修操作，同时减少切换失败等异常事件，提高海缆供电系统的可靠性。

基于上述海缆供电系统，本申请的部分实施例还提供一种接地切换方法，所述接地切换方法可用于指导维护人员进行维修操作，也可以配置在站点设备中，用于自动向切换器发送控制命令。所述接地切换方法包括以下步骤：

S1：响应于切换命令，驱动切换装置执行切换动作。

用于驱动切换装置100执行切换动作的切换命令可以为维护人员手动输入的，也可以为自动化控制系统自动发出的。因此，在一些实施方式中，通过检测装置200监测接地装置300的电运行信号，以及在接地装置300的电运行信号对应的电流值和/或电压值不在预设范围内时，向切换器发送切换命令。这样，就可以实现对切换装置100的自动化控制，在海洋地的线路出现故障时及时保护海缆供电系统的正常供电，以提升海缆供电系统的可靠性。或者，还可以响应于站点设备中手动输入的切换操控事件，向切换器发送切换命令。这样，维护人员在进行检修、测试等工作时，可以随时控制切换装置100进行“海洋地-陆地站点地”或“陆地站点地-海洋地”的切换，增加海缆供电系统的便利性。

切换器在接收到切换命令后，即响应切换命令驱动切换装置100执行切换动作。其中，切换动作包括在海缆供电系统上电后，将海缆线路与第一接地装置301连通；在第一接地装置301处于异常状态时，将海缆线路与第二接地装置302连通。即在海缆供电系统正常运行时，通过连接海洋地实现接地效果；在海洋地的线路发生故障时，通过连接陆地站点地实现接地效果。

例如：如图3所示，海缆供电系统正常运行时，通过切换装置100连接第一接地装置301，以将供电线路与海洋地连通。在海洋地的线路发生异常时，第一接地装置301的电运行信号不在正常运行的信号范围，则将切换装置100连接至第二接地装置302，以将供电线路与陆地站点地连通。

S2：通过切换器的检测装置检测接地装置的电运行信号。

在驱动切换装置100执行切换动作后，再通过检测装置200检测接地装置300的电运行信号。即在切换后，检测接地装置300是否正常运行，以确保切换动作执行成功。

S3：如果切换装置动作后第二接地装置处于异常状态，通过检测装置200发送故障提示信号。

在切换动作执行后，如果第二接地装置302处于正常状态，则证明切换装置100已成功切换接地方式。即海缆线路已经与陆地站点地连通，通过陆地站点地实现正常供电。这样，即可以保证海缆供电系统的正常供电，又可以对整个海缆供电系统进行保护，减少海洋地线路故障对海缆供电系统的影响。如果第二接地装置302处于异常状态，则说明切换装置100切换失败，及时发送故障提示信号。故障提示信号可以提示维护人员及时进行维修，以缩短海缆供电线路的维修时间。

在一些实施方式中，故障提示信号可以通过扬声器、警示灯等多种方式体现，可以及时提示维护人员进行维修，以保障通信质量。比如，海缆线路连接扬声器元件，扬声器在接收到故障提示信号后即可以发出提示音，提示海缆供电系统出现故障。

为了确保切换装置100执行切换动作的准确性，在驱动切换装置100执行切换动作时，还通过切换继电器、备用继电器以及检测装置200的配合，实现一步一检测。因此，在一些实施方式中，驱动切换装置100执行切换动作时，先驱动第一切换继电器动作，以判断接地方式是否切换成功，进而提高切换的准确性。

如果第一切换继电器动作后第二接地装置302处于正常状态，驱动第二切换继电器执行切换动作。第一接地装置301处于异常状态时，则海洋地的线路发生故障，切换装置100需要将与第一接地装置301连通的海缆线路切换至与第二接地装置302连通。驱动第一切换继电器动作后，如果第一切换继电器切换成功，海缆线路则与第二接地装置302连通，第二接地装置302的电运行信号则进入正常状态。

在第二接地装置302进入正常状态时，则可以继续驱动第二切换继电器执行切换动作。此时，备用继电器与第一接地装置301连通，第一切换继电器、第二切换继电器与第二接地装置302连通。海洋地的线路如果发生故障，则海洋地被短接，海缆供电系统可以通过陆地站点地继续供应电能。备用继电器与第一接地装置301连通，保持至少一个继电器与第一接地装置301连通，既可以提高切换的平滑性，减少异常断电事件，还可以便于对第一接地装置301的异常状态进行排查。

然而，如果第一切换继电器动作后第二接地装置302处于异常状态，则复原第一切换继电器的切换动作，以及依次驱动第二切换继电器及备用继电器执行切换动作。第一切换继电器切换后第二接地装置302处于异常状态，则说明第一切换继电器切换失败，或海缆线路存在故障事件。为了进行进一步排查，先将第一切换继电器复原，再驱动第二切换继电器执行切换动作进行进一步排查。如果第二切换继电器切换后仍处于异常，再通过备用继电器执行切换动作，以确保海缆供电系统的可靠性。

同理，依次驱动第二切换继电器及备用继电器执行切换动作时，先驱动第二切换继电器执行切换动作。如果第二切换继电器动作后所述第二接地装置302处于异常状态，则复原第二切换继电器的动作，以及驱动备用继电器执行切换动作。在备用继电器动作后第二接地装置302仍处于异常状态时，通过检测装置200发送故障提示信号。即依次通过第二切换继电器与备用继电器执行切换动作后，第二接地装置302仍然不处于正常运行的状态，则证明切换过程存在异常。此时，则需要发出故障提示信号提示维护人员进行排查、维修，以确保海缆系统的正常通信。

下面结合两个不同场景中具体的示例，对切换装置100执行切换动作的流程进行说明。以下示例中，切换装置100包括第一切换继电器、第二切换继电器以及备用继电器，第一切换继电器通过K1表示，第二切换继电器通过K3表示，备用继电器通过K2表示。

如图8所示，在一个示意性实施方式中，海洋地与陆地站点地均处于正常状态，且K1、K2、K3均与第一接地装置301连通，以使供电设备连接海洋地。维护人员通过站点设备向切换器发出切换命令，切换器接收到切换命令后，首先检测陆地站点地的状态，确定陆地站点地处于可正常使用状态时，驱动K1进行动作。在K1动作后，通过检测装置200检测第二接地装置302的运行状态。如果第二接地装置302处于正常状态，则驱动K2、K3动作，完成本次手动切换接地方式的切换动作；如果第二接地装置302处于异常状态，则复原K1，再驱动K2动作。

K2动作后，通过检测装置200检测第二接地装置302的运行状态。如果第二接地装置302处于正常状态，则驱动K1、K3动作，完成本次手动切换接地方式的切换动作；如果第二接地装置302处于异常，复原K2，再驱动K3动作。K3动作后，通过检测装置200检测第二接地装置302的运行状态。如果第二接地装置302处于正常状态，则驱动K1、K2动作，完成本次手动切换接地方式的切换动作；如果第二接地装置302处于异常，则发出故障报警提示信号提示维护人员，以表示本次手动切换接地方式失败。

可见，在上述示例中，在手动切换接地方式时，可通过远程控制使继电器逐个切换，进而保证供电设备的接地连续性，实现平滑切换。多个继电器冗余备份，可保证切换装置100的可靠性，提升切换的准确率。

如图9所示，在另一个示意性实施方式中，K1、K2、K3均与第一接地装置301连通，以使供电设备连接海洋地。检测装置200监测第一接地装置301的运行状态，以实时获取海洋地状态。在第一接地装置301处于异常状态时，站点设备的自动控制系统自动向切换器切换命令，同时发出故障提示信号提示维护人员海洋地的线路发生异常。切换器在收到切换命令后，驱动K3进行动作。在K3动作后，通过检测装置200检测第二接地装置302的运行状态。如果第二接地装置302处于正常状态，则驱动K2动作，保留K1与第一接地装置301的连通，以进入保护状态。此时，可以确保供电设备通过陆地站点地实现接地，不影响海缆供电系统的正常供电。

如果海洋地线路发生故障，则海洋地被短接，进入保护状态。如果第二接地装置302处于异常状态，则复原K3，再驱动K2动作。K2动作后，通过检测装置200检测第二接地装置302的运行状态。如果第二接地装置302处于正常状态，则驱动K1动作，完成本次自动切换接地方式的切换动作；如果第二接地装置302处于异常，复原K2，再驱动K1动作。K1动作后，通过检测装置200检测第二接地装置302的运行状态。如果第二接地装置302处于正常状态，则驱动K3动作，完成本次自动切换接地方式的切换动作；如果第二接地装置302处于异常，则发出故障报警提示信号提示维护人员，以表示本次自动切换接地方式失败。维护人员在接收到故障报警提示信号后，可以及时进行排查维修，以减少对海缆通信的影响。

可见，在上述示例中，自动切换接地方式与手动切换接地方式的原理相同，均可以保持切换的接地连续性，缓解闪断的问题。不同的是，自动控制接地方式可以将海洋地短接进入保护状态，存在一个中间态，以便于对海洋地线路的异常进行排查。一方面，可以减少异常干扰事件的误切换问题；另一方面，还便于对海洋地线路的故障进行排查，可以有效提高海缆供电系统的可靠性。

在一些实施方式中，还通过检测装置200解析电运行信号的信号特征，再根据信号特征识别故障事件。比如，海缆上的工频干扰、雷击、断缆等。再解析出故障事件后，向站点设备上报故障事件，以便于对海缆供电系统的运行状态进行监测。

由上述技术方案可知，通过将检测装置200与切换装置100结合，实时监测海缆线路的运行状态，可以在海洋地线路出现故障时及时将海缆线路连接至陆地站点地，实现供电。同时，在驱动切换装置100执行切换动作时，还与检测装置200的检测动作交替进行，实现一步一确认的效果，可以有效提高切换接地方式的准确性。并且，通过检测功能可以减少误切换事件，保证切换过程的可靠性。

而且，通过多个继电器执行切换动作，既可以保证接地的连续性，缓解闪断的问题。并且，多个继电器还可以构成冗余备份，有效减少备件数量及维修更换操作。继电器可以实现远程控制，相较于手动切换的方式更加便利，且安全性高。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，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。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。

所述计算机可以是通用计算机、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，例如同轴电缆、光纤、数字用户线，或无线，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成的服务器、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（例如固态硬盘）等。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (15)

1.一种切换器，应用于海缆供电系统，其特征在于，包括：切换装置、检测装置以及接地装置；

所述接地装置包括第一接地装置与第二接地装置；所述第一接地装置与海洋地连接，所述第二接地装置与陆地站点地连接；

所述检测装置与所述第一接地装置、所述第二接地装置连接；所述检测装置被配置为检测所述第一接地装置及所述第二接地装置的电运行信号，以获得所述第一接地装置及所述第二接地装置的运行状态；

所述切换装置与所述第一接地装置、所述第二接地装置连接；所述切换装置包括至少两个切换继电器；所述切换继电器包括第一触点和第二触点，所述第一接地装置的一端连接所述第一触点，所述第一接地装置的另一端连接海洋地；所述第二接地装置的一端连接所述第二触点，所述第二接地装置的另一端连接陆地站点地；所述切换装置被配置为在所述海缆供电系统上电后，将海缆线路与所述第一接地装置连通；在所述第一接地装置处于异常状态时，将所述海缆线路与所述第二接地装置连通。

2.根据权利要求1所述的切换器，其特征在于，所述切换装置还包括至少一个备用继电器，所述备用继电器包括第三触点和第四触点，所述第三触点连接所述第一接地装置，所述第四触点连接所述第二接地装置。

3.根据权利要求2所述的切换器，其特征在于，所述切换继电器和所述备用继电器均为非保持型继电器。

4.根据权利要求1所述的切换器，其特征在于，所述切换继电器包括第一切换继电器和第二切换继电器，所述切换装置还被配置为：

在所述海缆供电系统上电前，将所述第一切换继电器的第一触点闭合，以使所述第一接地装置与所述海缆线路连通；以及将所述第二切换继电器的第二触点闭合，以使所述第二接地装置与所述海缆线路连通。

5.根据权利要求4所述的切换器，其特征在于，所述切换装置执行将海缆线路与所述第一接地装置连通，还被配置为：

保持所述第一切换继电器的第一触点闭合，以及将所述第二切换继电器的第一触点闭合，以使所述第一接地装置与所述海缆线路连通。

6.根据权利要求5所述的切换器，其特征在于，所述切换装置执行将所述海缆线路与所述第二接地装置连通，还被配置为：

保持所述第一切换继电器的第一触点闭合，以及将所述第二切换继电器的第二触点闭合，以使所述第一接地装置被短接以及使所述第二接地装置与所述海缆线路连通。

7.根据权利要求4所述的切换器，其特征在于，所述切换装置还被配置为：

在所述第一接地装置处于维修状态时，将所述第一切换继电器的第二触点闭合，以及将所述第二切换继电器的第二触点闭合，以使所述第二接地装置与所述海缆线路连通。

8.根据权利要求1所述的切换器，其特征在于，还包括控制器；所述控制器连接所述切换装置以及与站点设备通信连接；所述控制器被配置为接收站点设备的切换命令，以及根据所述切换命令控制所述切换装置执行切换动作。

9.根据权利要求1所述的切换器，其特征在于，所述第一接地装置包括至少一个第一接地电极，所述第一接地电极与海洋地和/或海水接触；所述第二接地装置包括至少一个第二接地电极，所述第二接地电极与所述陆地站点地接触。

10.一种海缆供电系统，其特征在于，包括海缆线路，以及与所述海缆线路连接的站点设备；所述站点设备中设有供电设备，用于向所述海缆线路供电；

所述供电设备中设有权利要求1-9任一项所述的切换器，用于切换所述供电设备的接地方式。

11.一种接地切换方法，其特征在于，应用于海缆供电系统，所述海缆供电系统包括权利要求1-9任一项所述的切换器，所述接地切换方法包括：

响应于切换命令，驱动所述切换装置执行切换动作，所述切换动作包括在所述海缆供电系统上电后，将海缆线路与所述第一接地装置连通；在所述第一接地装置处于异常状态时，将所述海缆线路与所述第二接地装置连通；

通过所述切换器的检测装置检测所述接地装置的电运行信号；

如果所述切换装置动作后所述第二接地装置处于异常状态，通过所述检测装置发送故障提示信号。

12.根据权利要求11所述的接地切换方法，其特征在于，驱动所述切换装置执行切换动作时，还包括：

驱动第一切换继电器动作；

如果所述第一切换继电器动作后所述第二接地装置处于正常状态，驱动第二切换继电器执行切换所述切换动作；

如果所述第一切换继电器动作后所述第二接地装置处于异常状态，复原所述第一切换继电器的切换动作，以及依次驱动所述第二切换继电器及备用继电器执行所述切换动作。

13.根据权利要求12所述的接地切换方法，其特征在于，在依次驱动第二切换继电器及备用继电器执行切换动作时，还包括：

驱动第二切换继电器执行所述切换动作；

如果所述第二切换继电器动作后所述第二接地装置处于异常状态，则复原所述第二切换继电器的动作，以及驱动所述备用继电器执行所述切换动作；在所述备用继电器动作后所述第二接地装置处于异常状态时，通过所述检测装置发送故障提示信号。

14.根据权利要求11所述的接地切换方法，其特征在于，还包括：

通过所述检测装置监测所述接地装置的电运行信号，以及在所述接地装置的电运行信号对应的电流值和/或电压值不在预设范围内时，向所述切换器发送切换命令；或者，响应于站点设备中手动输入的切换操控事件，向所述切换器发送切换命令。

15.根据权利要求11所述的接地切换方法，其特征在于，还包括：

通过所述检测装置解析电运行信号的信号特征；

根据所述信号特征识别故障事件，以及向站点设备上报所述故障事件。