[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

说明书

技术领域

本发明属于深海海底观测系统技术领域，公开一种具有低功耗、高可靠性的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。

背景技术

海洋，在给人类带来丰富资源的同时，又带给人类许多未知的灾难。若能深刻认识海洋，预测海洋的各种变化，即可实现与海洋和谐共处的同时，合理开发、利用海洋资源。与科考船、水下滑翔机、ROV、AUV、浮标等传统的海洋观测手段相比，海底观测网打破了能量和数据传输的限制，实现了对海底的长期、实时、连续、大范围、原位观测。

持续稳定的电能供给、通讯是海底观测网长期运行的前提和基础。海底光电复合缆(简称“海缆”)作为数据通信和能源供给的载体。海缆放置于环境恶劣的海底，频繁的海上活动、海底地震、海啸造成海缆故障率逐年增高。海缆故障如不及时隔离，势必造成整个观测网瘫痪。为了实现对海洋大范围的观测，需要连接多个接驳盒。接驳盒如果采用串联连接的方式，其中任何一个接驳盒出现故障，整个观测网络则不能运行。分支单元实现了接驳盒的并联连接，可有效隔离海缆故障和接驳盒故障，为无故障部分正常运行提供保障。因此，分支单元具有重大的现实意义和应用价值。

为了保障海底观测网可靠稳定运行25年以上，需要高可靠性的分支单元及海缆故障隔离方法，对出现的海缆故障进行应急处理。目前市场上还没有分支单元装置及有效的故障隔离方法，无法满足大规模海底观测网建设的需要。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种分支单元装置及海缆故障隔离方法，以实现对海缆故障和接驳盒故障的有效隔离，为海底观测网长期、可靠、稳定运行提供保障。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：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。

用于海底观测网系统的分支单元装置，包括：

启动电路，连接继电器开关两侧的主光电复合缆，用于控制继电器开关闭合；

测量电路，包括电压测量模块和电流测量模块；所述电压测量模块分别连接继电器开关一侧的主光电复合缆、微控制器，用于测量分支单元装置电压、并输出给微控制器；所述电流测量模块被串联接入继电器开关与接驳盒之间的分支光电复合缆，用于测量分支光电复合缆电流、并输出给微控制器；

微控制器，分别连接测量电路和继电器控制电路，用于接收分支单元装置电压和分支光电复合缆电流，并识别海缆故障、输出电平信号给继电器控制电路；

继电器控制电路，连接微控制器和继电器开关，用于接收微控制器输出的电平信号、并通过内部的驱动芯片反向放大，从而控制继电器开关断开、隔离海缆故障；

供电电路，一端连接主光电复合缆、另一端分别连接测量电路、微控制器、继电器控制电路，用于获取主光电复合缆中的电能并输出给微控制器、测量电路、继电器控制电路；

继电器开关，为4个，其中2个主光电复合缆继电器开关接入主光电复合缆，2个分支光电复合缆继电器开关接入分支光电复合缆。

所述启动电路和供电电路在分支单元装置两侧对称配置，实现分支单元装置从左、右两侧均可以实现继电器开关的闭合、断开。

所述启动电路通过电容充放电控制继电器开关闭合。

所述电压测量模块为霍尔电压传感器；所述电流测量模块为霍尔电流传感器。

所述供电电路内部包括4个稳压二极管、4个普通二极管、DC/DC隔离电源 模块、DC/DC低压转换模块；所述稳压二极管采用背靠背的连接方式被串联在主光电复合缆中获取不稳定的12V电压，再通过DC/DC隔离电源模块转换为稳定的12V电压、最后通过DC/DC低压转换模块转换为3.3V输出；所述4个普通二极管构成桥式整流电路。

海缆故障隔离方法，包括以下步骤：

步骤1：启动电压测量模块，采集分支单元装置电压值，等待电缆电压稳定，进入模式判断；

步骤2：再次启动电压测量模块，采集各个分支单元装置输出的电压值；

步骤3：如果某个分支单元装置输出的电压值在6000V<U<10000V范围内，则海缆无故障；

步骤4：如果某个分支单元装置输出的电压值U≦6kV，再次采集该分支单元装置输出的电压值；

步骤5：如果该采集分支单元装置输出的电压值不在100V<U<600V范围内，返回步骤2；

步骤6：如果该分支单元装置输出的电压值在100V<U<600V范围内，进入海缆故障判断，并启动电流测量模块，采集分支光电复合缆电流。