CN116742627B - 一种电切换装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及海底通信技术领域，尤其涉及一种电切换装置及系统。一种电切换装置应用于分支单元，分支单元包括分设于干路海缆和支路海缆上的多个电切换继电器，其中，干路海缆工作于第一电压域，支路海缆工作于第二电压域，第一电压域与第二电压域存在高压差，电切换装置包括：光控晶闸管组件，一端接海洋地，另一端与干路海缆连接，光控晶闸管组件用于在导通时，将第一电压域的能量泄放至海洋地，以使干路海缆工作于第二电压域；多个电切换继电器，用于在干路海缆工作于第二电压域之后，根据预设切换逻辑控制干路海缆和/或支路海缆的通断。减少电切换过程中PFE调节电压过程和业务中断时间，并且还能有效避免人为失误带来的供电操作问题。

Description

一种电切换装置及系统

技术领域

本申请涉及海底通信技术领域，尤其涉及一种电切换装置及系统。

背景技术

海缆是铺设于海底的电缆，用于实现光信号在海底的传输，也就是说，通过海缆将多个端站进行了连接，以便多个端站之间能够实现传输业务。BU（Branching Unit，分支单元）是海缆系统水下设备之一，实现海缆中的光纤和电线路分路功能。BU能够最大限度地保护海缆传输业务的顺利运行。

多端站，如设置在干路海缆上的A端站和B端站，以及设置在支路海缆上的C端站之间通过海缆进行传输业务时，由于BU产品不具有电切换功能，若干路海缆出现故障，将会影响A端站与B端站之间的传输业务，此种情况，往往需要将A端站或B端站切换至与C端站连接以便进行传输业务。在切换过程中，由于干路海缆的供电方式大多为恒流供电，电压可达12KV，并且随着传输业务的增加，或海缆系统的升级，供电电流的需求越来越大，这种情况，会将干路海缆的供电电压抬高到15KV，在如此高的电压下，若想进行电切换，需要让BU的电切换点和SE（工作接地）压差在+/-500V窗口内才能进行电切换。+/-500V窗口调整过程往往需要A端站和B端站两个端站的人协调操作，通常一次调节并不能找到窗口，需要多次微调，微调过程耗时长。

因此，亟需一种能够在多端站间进行分支单元电切换的结构，以避免多次调整电压差耗时较长。

发明内容

本申请提供一种电切换装置及系统，用于解决现有技术中，在多端站间进行分支单元电切换时需要让BU的电切换点和SE（工作接地）压差在+/-500V窗口才能进行电切换，在调节过程中耗时较长的问题。

本申请第一方面提供一种电切换装置，应用于分支单元，所述分支单元包括分设于干路海缆和支路海缆上的多个电切换继电器，其中，所述干路海缆工作于第一电压域，所述支路海缆工作于第二电压域，所述第一电压域与所述第二电压域存在高压差，所述电切换装置包括：放电单元和多个所述电切换继电器；

放电单元，一端接海洋地，另一端与所述干路海缆连接，所述放电单元用于在导通时，将所述第一电压域的能量泄放至所述海洋地，以使干路海缆工作于所述第二电压域；

所述多个电切换继电器，用于在所述干路海缆工作于所述第二电压域之后，根据预设切换逻辑控制所述干路海缆和/或所述支路海缆的通断。

可实施的一种方式中，所述多个电切换继电器包括第一电切换继电器、第二电切换继电器和第三电切换继电器，所述第一电切换继电器和所述第二电切换继电器分别设置在所述干路海缆上，所述第三电切换继电器设置在所述支路海缆上；

所述第一电切换继电器包括A1触点、B1触点和C1触点，其中，所述A1触点与所述B1触点或所述C1触点耦合；

所述第二电切换继电器包括A2触点、B2触点和C2触点，其中，所述A2触点与所述B2触点或所述C2触点耦合；

所述第三电切换继电器包括A3触点、B3触点和C3触点，其中，所述A3触点与所述B3触点或所述C3触点耦合；

所述A1触点和所述A2触点分别与干路海缆耦合，所述A3触点与所述支路海缆耦合；

所述B1触点、所述B2触点和所述B3触点分别耦合在第一电线路上，所述C1触点、C2触点和C3触点分别耦合在第二电线路上。

可实施的一种方式中，还包括电流抑制器，所述电流抑制器的一端与所述第一电线路的端点耦合，另一端接所述海洋地；其中，

所述A1触点与所述C1触点耦合，所述A2触点与所述C2触点耦合，所述A3触点与所述B3触点耦合，且所述放电单元断开的情况下：

所述第一电切换继电器与所述第二电切换继电器通过所述第二电线路导通，且所述第三电切换继电器与所述第二电线路断开，以使所述干路海缆具有所述第一电压域；

所述第三电切换继电器与所述第一电线路导通，以使所述支路海缆具有所述第二电压域。

可实施的一种方式中，所述放电单元的一端与所述第二电线路的端点耦合，另一端接所述海洋地；其中，

所述A1触点与所述C1触点耦合，所述A2触点与所述C2触点耦合，且所述A3触点与所述B3触点耦合，且所述放电单元导通的情况下：

所述第一电切换继电器、所述第二电切换继电器和所述放电单元通过所述第二电线路导通，以使所述干路海缆具有所述第二电压域；

所述第三电切换继电器与所述第一电线路导通，以使所述支路海缆具有所述第二电压域。

可实施的一种方式中，所述放电单元为光控晶闸管组件，所述光控晶闸管组件包括：

第一单向晶闸管，正向与所述第二电线路的端点耦合，反向与所述海洋地耦合；

第二单向晶闸管，反向与所述第二电线路的端点耦合，正向与所述海洋地耦合；

控制极，分别与所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管耦合，所述控制极用于实现所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管的导通；

第四电切换继电器，分别与所述第二电线路的端点耦合和所述海洋地耦合；其中，

所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管并联。

可实施的一种方式中，所述第四电切换继电器包括A4触点、B4触点和C4触点，所述A4触点与所述海洋地耦合，所述B4触点与所述第二电线路的端点耦合，所述C4触点空闲；其中，

所述A4触点与所述B4触点或C4触点耦合，对应实现所述第四电切换继电器的闭合或断开；

所述第四电切换继电器闭合的情况下，所述第二电线路被所述第四电切换继电器短路，所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管断开，以使所述干路海缆具有所述第一电压域。

可实施的一种方式中，还包括光纤，所述光纤与所述控制极连接，所述光纤用于向所述控制极传输触发所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管的信号，以使所述控制极响应于所述触发信号，控制所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管导通，将所述第一电压域的能量通过所述第二电线路泄放至所述海洋地，所述干路海缆具有所述第二电压域。

可实施的一种方式中，所述放电单元还包括BOD保护电路，所述BOD保护电路设在所述放电单元的电路上，用于保护所述放电单元。

本申请第二方面提供一种具有电切换装置的系统，包括前述的电切换装置、第一站点、第二站点和第三站点，所述第一站点和所述第二站点通过干路海缆连接，所述第三站点通过所述支路海缆与所述干路海缆连接，所述干路海缆和所述支路海缆上设有电切换装置。

可实施的一种方式中，所述第一站点和第二站点之间、所述第一站点和第三站点之间、以及所述第二站点和第三站点之间的供电电压为10～20KV。

有益效果：

本申请提供一种电切换装置，应用于分支单元，分支单元包括分设于干路海缆和支路海缆上的多个电切换继电器，其中，干路海缆工作于第一电压域，支路海缆工作于第二电压域，第一电压域高于第二电压域。放电单元的一端接海洋地，另一端与干路海缆连接，放电单元用于在导通时，将干路海缆具有的第一电压域的能量泄放至海洋地，以使干路海缆工作于第二电压域，也就是说，干路海缆与支路海缆具有相同的电压域。这种情况下，多个电切换继电器，用于在干路海缆工作于第二电压域之后，根据预设切换逻辑控制干路海缆和/或支路海缆的通断。通过放电单元对干路海缆具有的第一电压域进行泄压，以使干路海缆与支路海缆具有相同的第二电压域，无需再调整+/-500V窗口，即可通过多个电切换继电器实现分支单元的切换，具有减少电切换过程中PFE调节电压过程，减少业务中断时间，并且还能有效避免人为失误带来的供电操作问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种电切换装置的干路海缆和支路海缆正常工作时的示意图；

图2为本申请一种电切换装置的用于A端站、B端站和C端站之间切换的示意图；

图3为本申请一种电切换装置的电切换装置结构示意图；

图4为本申请一种电切换装置的电流抑制器在A端站、B端站和C端站中的结构示意图；

图5为本申请一种电切换装置光控晶闸管组件的结构示意图；

图6为本申请一种电切换装置的光控晶闸管组件切换瞬间LTT电路示意图；

图7为本申请一种电切换装置的光控晶闸管组件工作示意图；

图8为本申请一种电切换装置的光纤发出触发信号的示意图；

图9为本申请一种电切换装置的A-C/B-Earth的示意图；

图10为本申请一种电切换装置的A-B/C-Earth的示意图。

附图标记：

1-光控晶闸管组件；11-第一单向晶闸管；12-第二单向晶闸管；13-控制极；14-第四电切换继电器；141-A4触点；142-B4触点；143-C4触点；2-第一电切换继电器；21-A1触点；22-B1触点；23-C1触点；3-第二电切换继电器；31- A2触点；32-B2触点；33-C2触点；4-第三电切换继电器；41-A3触点；42-B3触点；43-C3触点；5-电流抑制器；6-干路海缆；61-第一干路海缆；62-第二干路海缆；7-支路海缆；81-第一电线路；82-第二电线路；83-第三电线路；91-A端站；92-B端站；93-C端站；10-电切换BU。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例中，电切换装置应用于分支单元，分支单元包括分设于干路海缆6和支路海缆7上的多个电切换继电器。其中，干路海缆6工作于第一电压域，支路海缆7工作于第二电压域，第一电压域高于第二电压域。

具体实现中，干路海缆6和支路海缆7的存在能够实现跨海洋的传输业务，传输距离可达到几万米，例如12000KM时，若想实现A端站91和B端站92之间的干路海缆6传输业务，一般采用恒流供电方式，电压可达12KV，并且随着水下系统功能的升级等，供电电流需求也越来越大，海缆供电电压可抬高到15KV，甚至供电电压可达到20KV。这种情况下，光纤中传输业务时，是在光纤中产生光信号，利用光信号携带信息在光纤中传输形成传输业务，但是光信号在光纤中传输的过程，随着传输距离的增加会出现明显的强度衰减情况，因此，需要利用电力驱动的方式来增加光信号的强度，从而实现干路海缆6和支路海缆7的端站之间的光纤传输业务。示例性地，如图1所示，干路海缆6的两端分别为A端站91和B端站92，支路海缆7一端通过电切换BU10与干路海缆6连接，另一端为C端站93。这种情况下，A端站91、B端站92和C端站93相互之间能够实现传输业务。

示例性地，当A端站91与电切换BU10之间的海缆损坏，或者A端站91出现故障时，A端站91无法正常工作，不仅会导致A端站91与B端站92和C端站93之间无法实现传输业务，还会导致B端站92和C端站93也无法工作。由于A端站91、B端站92和C端站93相互之间通过电线路连接，当A端站91无法正常工作时，B端站92形成的电流仍会存在电线路中，导致干路海缆6上具有较高的电压，在A端站91和B端站92之间的干路海缆上形成第一电压域。

这种情况下，若想在A端站91修复前，保证B端站92和C端站93仍然进行传输业务，则需要对A端站91、B端站92和C端站93之间的电线路进行切换，以使电流仅在B端站92和C端站93之间的海缆中。电线路的切换需要应用到电切换BU10，但电切换BU10工作需要电压在±500V的窗口，才能够进行电切换工作，而此时电线路中的电压可达到十几KV，显然如此高的电压下，电切换BU10无法工作，若强行控制电切换BU10工作的情况下，在没有施加任何防浪涌设施时，海缆的断缆处会产生峰值较高的浪涌电流，电流的峰值可达到1200A，而电切换所要使用的继电器可承受的最大连续电流为30A（闭合瞬间瞬态90A），远低于干路海缆中的1200A，达不到热切需求。也就是说，若想完成电切换BU10的工作，需要对电线路中存在的电流释放出去，称作泄压，通过泄压使干路海缆6中的第一电压域变为第二电压域，这样，干路海缆6将会与支路海缆7的电压相同，均处于第二电压域。在干路海缆6与支路海缆7均处于相同的第二电压域的情况下，即可完成电切换BU10对电线路的切换。

泄压过程中，需要A端站91和B端站92的人员协调工作，也就是说，需要通过调节端站的PFE（Power Feeding Equipment，电源供给设备）两端电压才能将干路海缆6的电压调整到±500V的窗口，对于电压的窗口调整，通常一次调节并不能找到，需要多次微调。这个调整的过程可能持续1个小时，1个小时的时间对于B端站92和C端站93的传输业务来说，会造成较大的经济损失，因此，需要降低电压窗口调整所花费的时间，减少经济损失。

需要说明地是，示例中仅是以A端站91处出现故障进行示例性地说明，该故障还可以出现在B端站92或C端站93等，如图2所示，示例性地，A端站91、B端站92和C端站93之间的切换方式可以为A-B/C-Earth（A端站91与B端站92之间传输业务，C端站93接地）、B-C/A-Earth（B端站92和C端站93之间传输业务，A端站91接地）或A-C/B-Earth（A端站91与C端站93传输业务，B端站92接地）。A端站91、B端站92和C端站93之间的电切换BU10通过特定的切换逻辑完成三种状态之间的转换，转换的处理方式相同，不再赘述。

本申请实施例中，C端站93的数量可以为1个也可以为多个，也就是说，每个C端站93通过一个电切换BU10与干路海缆6连接，因篇幅所限，图1中仅示例性地示出一个C端站93。另外，A端站91、B端站92和C端站93均可以为水上岸站。

本申请提供一种电切换装置，电切换装置应用于在干路海缆6工作在第二电压域之后，根据预设切换逻辑控制干路海缆6和/或支路海缆7的通断。对具有第一电压域的干路海缆6进行泄压，以使干路海缆6与支路海缆7具有相同的第二电压域，无需A端站91和B端站92的协调工作即可完成电切换，也就是说，无需再调整+/-500V窗口，即可实现分支单元的切换。电切换装置具有减少干路海缆6与支路海缆7在电切换过程中的PFE调节电压过程，以及减少传输业务中断的时间，并且还能有效避免人为失误带来的供电操作问题。

如图3所示，一种电切换装置包括放电单元和多个电切换继电器。其中，放电单元的一端接海洋地，另一端与干路海缆6连接，放电单元用于在导通时，将第一电压域的能量泄放至海洋地，以使干路海缆6工作于第二电压域。也就是说，通过放电单元将干路海缆6的电压导入海洋地，以使干路海缆6的第一电压域处于第二电压域，示例性地，第二电压域可以为+/-500V。这样，干路海缆6与支路海缆7均处于第二电压域，对干路海缆6进行电切换时，将不会对电切换BU10造成损坏。

需要说明地是，放电单元为能够使存在高压差的不同电压域的电压，调整为具有相同电压域的结构单元，例如，放电单元为光控晶闸管组件1。下述以光控晶闸管组件1作为放电单元进行示例性地说明。可以理解地是，光控晶闸管组件1仅为示例性地说明，还可以选用其他能够实现本申请中将第一电压域中的能量泄放，使第一电压域与第二电压域具有相同的电压区间的其他结构单元。

多个电切换继电器，用于在干路海缆6工作于第二电压域之后，根据预设切换逻辑控制干路海缆6和/或支路海缆7的通断。其中，多个电切换继电器能够形成干路海缆6和/或支路海缆7的通断，也就是说，在干路海缆6处于第二电压域的情况下，多个电切换继电器即可对干路海缆6和/或支路海缆7进行电切换。

继续参考图4，具体实现中，多个电切换继电器可包括第一电切换继电器2、第二电切换继电器3和第三电切换继电器4，其中，第一电切换继电器2和第二电切换继电器3分别设置在干路海缆6上，A端站91与第一电切换继电器2之间通过第一干路海缆61连接，B端站92与第二电切换继电器3之间通过第二干路海缆62连接，第三电切换继电器4设置在支路海缆7上，C端站93通过支路海缆7与第三电切换继电器4连接。

具体实现中，第一电切换继电器2包括A1触点21、B1触点22和C1触点23，其中，A1触点21与A端站91之间通过第一干路海缆61连接；B1触点22与第一电线路81连接；C1触点23与第二电线路82连接。A1触点21能与B1触点22或C1触点23耦合。当A1触点21与B1触点22耦合的情况下，第一干路海缆61与第一电线路81连通，也就是说，A端站91通过第一干路海缆61与第一电线路81连通。当A1触点21与C1触点23耦合的情况下，第一干路海缆61与第二电线路82连通，也就是说，A端站91通过第一干路海缆61与第二电线路82连通。第一电切换继电器2与A端站91所在的干路海缆6连接，用于控制A端站91的通断。

第二电切换继电器3包括A2触点31、B2触点32和C2触点33，其中，A2触点31与B端站92之间通过第二干路海缆62连接；B2触点32与第二电线路82连接；C2触点33与第二电线路82连接。A2触点31能与B2触点32或C2触点33耦合。当A2触点31与B2触点32耦合的情况下，第二干路海缆62与第一电线路81连通，也就是说，B端站92通过第二干路海缆62与第一电线路81连通。当A2触点31与C2触点33耦合的情况下，第二干路海缆62与第二电线路82连通，也就是说，B端站92通过第二干路海缆62与第二电线路82连通。第二电切换继电器3与B端站92所在的干路海缆6连接，用于控制B端站92的通断。

第三电切换继电器4包括A3触点41、B3触点42和C3触点43，其中，A3触点41与C端站93之间通过支路海缆7连接；B3触点42与第三电线路83连接；C3触点43与第二线路连接。A3触点41能与B3触点42或C3触点43耦合。当A3触点41与B3触点42耦合的情况下，支路海缆7与第三电线路83连通，也就是说，C端站93通过支路海缆7与第三电线路83连通。当A3触点41与C3触点43耦合的情况下，支路海缆7与第二线路连通，也就是说，C端站93通过支路海缆7与第二线路连通。第三电切换继电器4与C端站93所在的支路海缆7连接，用于控制C端站93的通断。

继续参考图1和图3，干路海缆6处于第一电压域的情况下，第一电切换继电器2的A1触点21与C1触点23耦合；第二电切换继电器3的A2触点31与C2触点33耦合；第三电切换继电器4的A3触点41与B3触点42耦合，这样，A端站91和B端站92即可通过电切换BU10的第二电线路82连通。需要说明地是，当光控晶闸管组件1处于断开状态的状态下，干路海缆6处于第一电压域；当光控晶闸管处于导通状态下，干路海缆6的电压通过第二电线路82的光控晶闸管后，沿第二电线路82泄放至海洋地。也就是说，A端站91、B端站92和C端站93处于A-B/C-Earth状态。

接下来，当光控晶闸管处于导通，干路海缆6处于第二电压域的情况下，将第一电切换继电器2的A1触点21与C1触点23断开，并将A1触点21与B1触点22耦合；第二电切换继电器3的A2触点31与C2触点33耦合；第三电切换继电器4的A3触点41与B3触点42断开，并将A3触点41与C3触点43耦合。这样，第一电切换继电器2与第一电线路81连通，第二电切换继电器3和第三电切换继电器4通过第二电线路82连通。也就是说，A端站91、B端站92和C端站93处于B-C/A-Earth状态。相应地，第一电切换继电器2的A1触点21与C1触点23耦合，第二电切换继电器3的A2触点31与C2触点33断开，并将A2触点31与B2触点32耦合，第三电切换继电器4的A3触点41、B3触点42和C3触点43连接状态不变。这样，A端站91、B端站92和C端站93处于A-C/B-Earth状态。

如图4所示，在一些实施例中，电切换装置还包括电流抑制器5，电流抑制器5的一端与第一电线路81的端点耦合，另一端接海洋地。

其中，A1触点21与C1触点23耦合，A2触点31与C2触点33耦合，A3触点41与B3触点42耦合，且光控晶闸管组件1断开的情况下：

第一电切换继电器2与第二电切换继电器3通过第二电线路82导通，且第三电切换继电器4与第二电线路82断开，以使干路海缆6具有第一电压域。

第三电切换继电器4通过第三电线路83与第一电线路81连接，并导通，支路海缆7经过第一电线路81的电流抑制器5，以使支路海缆7具有第二电压域。

A1触点21与B1触点22耦合，A2触点31与C2触点33耦合，A3触点41与B3触点42耦合，且光控晶闸管组件1导通的情况下，A端站91的电压经过第一电线路81上的电流抑制器5。

本实施例中，电流抑制器5能够有效地抑制突入电流及过电流的影响，从而保护电路。

如图5至图7所示，在一些实施例中，光控晶闸管组件1包括第一单向晶闸管11、第二单向晶闸管12、控制极13和第四电切换继电器14。

其中，第一单向晶闸管11的正向与第二电线路82的端点耦合，反向与海洋地耦合；第二单向晶闸管12的反向与第二电线路82的端点耦合，正向与海洋地耦合。第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12并联。

控制极13分别与第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12耦合，控制极13用于实现第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的导通。

第四电切换继电器14，分别与第二电线路82的端点耦合，以及海洋地耦合。

需要说明地是，第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12在直流电路中仅具有导通，不具有自断开的能力，因此，需要第四电切换继电器14进行辅助，也就是说，第四电切换继电器14能够使光控晶闸管所在的第二电线路82短路，这样，使经过第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的电流基本为0，从而实现第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的断开。

具体实现中，第四电切换继电器14包括A4触点141、B4触点142和C4触点143，A4触点141与海洋地耦合，B4触点142与第二电线路82的端点耦合，C4触点143空闲。

如图7所示，其中，A4触点141与B4触点142或C4触点143耦合，对应实现第四电切换继电器14的闭合或断开。这样，当第四电切换继电器14的A4触点141与B4触点142耦合时，第四电切换继电器14能够使第二电线路82短路，进而使第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的断开；当第四电切换继电器14的A4触点141与C4触点143耦合，B4触点142空闲时，第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12在第二电线路82中具有两种形态，一种形态为阻挡第二电线路82的连通，另一种形态是当控制极13接收到触发信号时，控制极13响应触发信号，控制第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导通，进而使第二电线路82导通。

另外，第四电切换继电器14闭合的情况下，第二电线路82被第四电切换继电器14短路，第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12断开，以使干路海缆6具有第一电压域。

本实施例中，由于光控晶闸管具有正反设置在电路中的第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12，正向反向均能够阻止电流，从而保护电路。控制极13设置在第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12上，控制极13在接收到触发信号时，能够控制第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的连通，而第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的断开是由第四电切换继电器14辅助实现。使用光控晶闸管组件拉齐高压域（第一电压域）和低压域（第二电压域）的电压以后，第一电切换继电器2、第二电切换继电器3和第三电切换继电器4即可按照规定的逻辑实现电切换；减少电切换过程中PFE调节电压过程，减少业务中断时间，还能有效避免人为失误带来的供电操作问题。

如图8所示，在一些实施例中，电切换装置还包括光纤，光纤与控制极13连接，光纤用于向控制极13传输触发第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12的触发信号，以使控制极13响应于触发信号，控制第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12导通，将第一电压域的能量通过第二电线路82泄放至海洋地，以使干路海缆6具有第二电压域。

在一些实施例中，光控晶闸管组件1还包括BOD保护电路，BOD保护电路设在光控晶闸管组件1的电路上，用于保护光控晶闸管组件1。也就是说，在第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12内部集成BOD保护，利用BOD保护电路对光控晶闸管组件1进行保护，提高了器件的有效性和可靠性。

如图7所示，在一些实施例中，若A端站91出现故障的情况下，多个电切换继电器的工作方式如下：

第一电切换继电器2中的A1触点21与C1触点23耦合，A端站91通过第一干路海缆61连接第二电线路82。

第二电切换继电器3中的A2触点31与C2触点33耦合，B端站92通过第二干路海缆62连接第二电线路82。

第三电切换继电器4中的A3触点41与B3触点42耦合，C端站93通过支路海缆7，以及第三电线路83，连接到第一电线路81上的电流抑制器。

第四电切换继电器14中的A4触点141与C4触点143耦合，形成断路。

上述的第一电切换继电器2、第二电切换继电器3、第三电切换继电器4和第四电切换继电器14的工作状态下，第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12非导通状态，阻止干路海缆6中的电流泄入海洋地中，干路海缆6形成第一电压域，支路海缆7形成第二电压域，A端站91和B端站92之间能够通过干路海缆6进行传输业务。

需要说明地是，当第三电切换继电器4中的A3触点41与C3触点43耦合的情况下，A端点、B端点和C端点之间能够相互之间传输业务。这种情况下，A端点、B端点和C端点均处于第一电压域。

若A端点出现故障的情况下，需要对第一电切换继电器2、第三电切换继电器4和第四电切换继电器14等部件进行调节。具体调节如下：

如图8所示，首先，通过光纤向控制极13发出触发信号，控制极13响应于触发信号，使控制极13所控制的第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导通，A端点和B端点所连接的干路海缆6中的电流通过第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导向海洋地，从而使得干路海缆6中的电压降低至第二电压域。

然后，将第一电切换继电器2中的A1触点21与B1触点22耦合，A端站91通过第一干路海缆61连接第一电线路81。第三电切换继电器4中的A3触点41与C3触点43耦合，C端站93通过支路海缆7连接第二电线路82。

接下来，将第四电切换继电器14中的A4触点141与B4触点142耦合，使得第二电线路82通过第四电切换继电器14与海洋地形成通路。

最后，通过控制极13控制第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12复位，阻断电线路。第四电切换继电器14中的A4触点141与C4触点143耦合。

这样，B端站92与C端站93之间即可进行传输业务，也就是说，实现了B-C/A-Earth（B端站92和C端站93之间传输业务，A端站91接地）。

如图7所示，在一些实施例中，若B端站92出现故障的情况下，多个电切换继电器的工作方式如下：

第一电切换继电器2中的A1触点21与C1触点23耦合，A端站91通过第一干路海缆61连接第二电线路82。

第二电切换继电器3中的A2触点31与C2触点33耦合，B端站92通过第二干路海缆62连接第二电线路82。

第三电切换继电器4中的A3触点41与B3触点42耦合，C端站93通过支路海缆7，以及第三电线路83，连接到第一电线路81上的电流抑制器。

第四电切换继电器14中的A4触点141与C4触点143耦合，形成断路。

上述的第一电切换继电器2、第二电切换继电器3、第三电切换继电器4和第四电切换继电器14的工作状态下，第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12非导通状态，阻止干路海缆6中的电流泄入海洋地中，干路海缆6形成第一电压域，支路海缆7形成第二电压域，A端站91和B端站92之间能够通过干路海缆6进行传输业务。

需要说明地是，当第三电切换继电器4中的A3触点41与C3触点43耦合的情况下，A端点、B端点和C端点之间能够相互之间传输业务。这种情况下，A端点、B端点和C端点均处于第一电压域。

若B端点出现故障的情况下，需要对第二电切换继电器3、第三电切换继电器4和第四电切换继电器14等部件进行调节。具体调节如下：

如图9所示，首先，通过光纤向控制极13发出触发信号，控制极13响应于触发信号，使控制极13所控制的第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导通，A端点和B端点所连接的干路海缆6中的电流通过第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导向海洋地，从而使得干路海缆6中的电压降低至第二电压域。

然后，将第二电切换继电器3中的A2触点31与B2触点32耦合，B端站92通过第二干路海缆62连接第一电线路81，使B端站92与干路海缆6断开。第三电切换继电器4中的A3触点41与C3触点43耦合，C端站93通过支路海缆7连接第二电线路82。

接下来，将第四电切换继电器14中的A4触点141与B4触点142耦合，使得第二电线路82通过第四电切换继电器14与海洋地形成通路。

最后，通过控制极13控制第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12复位，阻断电线路。第四电切换继电器14中的A4触点141与C4触点143耦合。

这样，A端站91与C端站93之间即可进行传输业务，也就是说，实现了A-C/B-Earth（A端站91与C端站93传输业务，B端站92接地）。

如图7所示，在一些实施例中，若C端站93出现故障的情况下，多个电切换继电器的工作方式如下：

第一电切换继电器2中的A1触点21与C1触点23耦合，A端站91通过第一干路海缆61连接第二电线路82。

第二电切换继电器3中的A2触点31与C2触点33耦合，B端站92通过第二干路海缆62连接第二电线路82。

第三电切换继电器4中的A3触点41与C3触点43耦合，C端站93通过支路海缆7，连接到第二电线路82上。

第四电切换继电器14中的A4触点141与C4触点143耦合，形成断路。

上述的第一电切换继电器2、第二电切换继电器3、第三电切换继电器4和第四电切换继电器14的工作状态下，第一单向晶闸管11和第二单向晶闸管12非导通状态，阻止干路海缆6中的电流泄入海洋地中，干路海缆6形成第一电压域，支路海缆7形成第二电压域，A端站91和B端站92之间能够通过干路海缆6进行传输业务。

需要说明地是，当第三电切换继电器4中的A3触点41与C3触点43耦合的情况下，A端点、B端点和C端点之间能够相互之间传输业务。这种情况下，A端点、B端点和C端点均处于第一电压域。

若C端点出现故障的情况下，需要对第三电切换继电器4和第四电切换继电器14等部件进行调节。具体调节如下：

如图10所示，首先，通过光纤向控制极13发出触发信号，控制极13响应于触发信号，使控制极13所控制的第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导通，A端点和B端点所连接的干路海缆6中的电流通过第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12导向海洋地，从而使得干路海缆6中的电压降低至第二电压域。

然后，将第三电切换继电器4中的A3触点41与B3触点42耦合，C端站93通过支路海缆7连接第一电线路81，使C端站93与干路海缆6断开。

接下来，将第四电切换继电器14中的A4触点141与B4触点142耦合，使得第二电线路82通过第四电切换继电器14与海洋地形成通路。

最后，通过控制极13控制第一单向晶闸管11或第二单向晶闸管12复位，阻断电线路。第四电切换继电器14中的A4触点141与C4触点143耦合。

这样，A端站91与B端站92之间即可进行传输业务，也就是说，实现了A-B/C-Earth（A端站91与B端站92之间传输业务，C端站93接地）。

综上所述，本申请提供的一种电切换装置，利用光控晶闸管组件1能够实现电切换BU10中的15KV高压的电切换。另外，光控晶闸管组件1的通流能力在远远高于需求的情况下，即使后续干路海缆6的电压升级到20KV甚至更高电压，也能实现电切换。光控晶闸管组件1属于软开关的一种，不仅在电切换过程中出现的电磁干扰相比于机械切换更规律，更容易处理，而且使用光纤作为触发信号，抗干扰能力强，能够有效的屏蔽传导干扰，提高触发信号的稳定性。无需再调整+/-500V窗口，即可通过多个电切换继电器实现分支单元的切换，具有减少电切换过程中PFE调节电压过程，减少业务中断时间，并且还能有效避免人为失误带来的供电操作问题。

本申请第二方面提供一种具有电切换装置的系统，包括前述的电切换装置、第一站点、第二站点和第三站点，第一站点和第二站点通过干路海缆6连接，第三站点通过支路海缆7与干路海缆6连接，干路海缆6和支路海缆7上设有电切换装置。

其中，第一站点相当于前述的A端站91，第二站点相当于前述的B端站92，第三站点相当于前述的C端站93，其中，C端站93可以为分支单元上的水下主节点。

在一些实施例中，第一站点和第二站点之间、第一站点和第三站点之间、以及第二站点和第三站点之间的供电电压为10～20KV，优选地，供电电压为15KV。

容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。

以上的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电切换装置，应用于分支单元，所述分支单元包括分设于干路海缆和支路海缆上的多个电切换继电器，其中，所述干路海缆工作于第一电压域，所述支路海缆工作于第二电压域，所述第一电压域与所述第二电压域存在高压差，其特征在于，所述电切换装置包括：放电单元和多个所述电切换继电器；

放电单元，一端接海洋地，另一端与所述干路海缆连接，所述放电单元用于在导通时，将所述第一电压域的能量泄放至所述海洋地，以使所述干路海缆工作于所述第二电压域；

所述多个电切换继电器，用于在所述干路海缆工作于所述第二电压域之后，根据预设切换逻辑控制所述干路海缆和/或所述支路海缆的通断；

所述多个电切换继电器包括第一电切换继电器、第二电切换继电器和第三电切换继电器，所述第一电切换继电器和所述第二电切换继电器分别设置在所述干路海缆上，所述第三电切换继电器设置在所述支路海缆上；所述电切换继电器包括至少三个触点，所述第一电切换继电器和所述第二电切换继电器的触点分别与所述干路海缆、第一电线路和第二电线路耦合，所述第三电切换继电器的触点分别与所述支路海缆、所述第一电线路和所述第二电线路耦合；

所述电切换装置还包括电流抑制器，所述电流抑制器的一端与所述第一电线路的端点耦合，另一端接所述海洋地；所述支路海缆通过第三电线路与所述电流抑制器连接；所述放电单元为光控晶闸管组件，所述光控晶闸管组件包括：第一单向晶闸管，正向与所述第二电线路的端点耦合，反向与所述海洋地耦合；第二单向晶闸管，反向与所述第二电线路的端点耦合，正向与所述海洋地耦合；所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管并联；

所述电切换装置还包括光纤，所述光控晶闸管组件还包括控制极和第四电切换继电器，所述光纤与所述控制极连接，且所述控制极分别与所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管耦合，所述控制极用于响应于接收所述光纤传输的触发信号，实现所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管的导通；所述第四电切换继电器分别与所述第二电线路的端点耦合和所述海洋地耦合，所述第四电切换继电器用于实现所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管的断开。

2.根据权利要求1所述的电切换装置，其特征在于，

所述第一电切换继电器包括A1触点、B1触点和C1触点，其中，所述A1触点与所述B1触点或所述C1触点耦合；

所述第二电切换继电器包括A2触点、B2触点和C2触点，其中，所述A2触点与所述B2触点或所述C2触点耦合；

所述第三电切换继电器包括A3触点、B3触点和C3触点，其中，所述A3触点与所述B3触点或所述C3触点耦合；

所述A1触点和所述A2触点分别与所述干路海缆耦合，所述A3触点与所述支路海缆耦合；

所述B1触点、所述B2触点和所述B3触点分别耦合在所述第一电线路上，所述C1触点、C2触点和C3触点分别耦合在所述第二电线路上。

3.根据权利要求2所述的电切换装置，其特征在于，

所述A1触点与所述C1触点耦合，所述A2触点与所述C2触点耦合，所述A3触点与所述B3触点耦合，且所述放电单元断开的情况下：

所述第一电切换继电器与所述第二电切换继电器通过所述第二电线路导通，且所述第三电切换继电器与所述第二电线路断开，以使所述干路海缆具有所述第一电压域；

所述第三电切换继电器与所述第一电线路导通，以使所述支路海缆具有所述第二电压域。

4.根据权利要求2所述的电切换装置，其特征在于，所述放电单元的一端与所述第二电线路的端点耦合，另一端接所述海洋地；其中，

所述A1触点与所述C1触点耦合，所述A2触点与所述C2触点耦合，且所述A3触点与所述B3触点耦合，且所述放电单元导通的情况下：

所述第一电切换继电器、所述第二电切换继电器和所述放电单元通过所述第二电线路导通，以使所述干路海缆具有所述第二电压域；

所述第三电切换继电器与所述第一电线路导通，以使所述支路海缆具有所述第二电压域。

5.根据权利要求1所述的电切换装置，其特征在于，所述第四电切换继电器包括A4触点、B4触点和C4触点，所述A4触点与所述海洋地耦合，所述B4触点与所述第二电线路的端点耦合，所述C4触点空闲；其中，

所述A4触点与所述B4触点或所述C4触点耦合，对应实现所述第四电切换继电器的闭合或断开；

所述第四电切换继电器闭合的情况下，所述第二电线路被所述第四电切换继电器短路，所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管断开，以使所述干路海缆具有所述第一电压域。

6.根据权利要求1所述的电切换装置，其特征在于，所述光纤用于向所述控制极传输触发所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管的信号，以使所述控制极响应于触发信号，控制所述第一单向晶闸管和所述第二单向晶闸管导通，将所述第一电压域的能量通过所述第二电线路泄放至所述海洋地，所述干路海缆具有所述第二电压域。

7.根据权利要求6所述的电切换装置，其特征在于，所述放电单元还包括BOD保护电路，所述BOD保护电路设在所述放电单元的电路上，用于保护所述放电单元。

8.一种具有电切换装置的系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的电切换装置、第一站点、第二站点和第三站点，所述第一站点和所述第二站点通过干路海缆连接，所述第三站点通过支路海缆与所述干路海缆连接，所述干路海缆和所述支路海缆上设有电切换装置。

9.根据权利要求8所述的具有电切换装置的系统，其特征在于，所述第一站点和第二站点之间、所述第一站点和第三站点之间、以及所述第二站点和第三站点之间的供电电压为10～20KV。