海底可控型分支器的研究

知识点：分支器

一、概述

地球百分之七十二的面积都是海洋，它对气候变化、地质变迁、生态循环及人类活动等方面起着重要影响和作用。构建海底观测网络给观测海底特殊现象，监测风暴、洋流、地震、海底喷发、滑坡等科学活动提供方便。分支单元实现了接驳盒的并联连接的方式，可以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护，在海底观测网络中具有重大作用。

海底光缆通信容量大、可靠性高、传输质量好，承载着世界上80%以上的长途通信业务，由大量不同设备组成，分支器即其中一种。

分支器应用在拥有多个登陆站点的海缆系统中，用于将海缆的光纤和功率线路进行分路，当一段海缆发生故障时，分支单元可以手动控制重新分配供电路径来维持非故障海缆段的供电。

二、海洋网络故障类型

1、观测网故障类型

在海底观测网中，针对的是直流恒压供电模式下，主要的故障类型有许多种。在实际情况中，如果发生一种故障就有可能导致整个观测网络的瘫痪，所以在设计海底分支器的时候也要考虑单一故障发生的情况。具体故障类型如图所示：

观测网络可能发生的故障类型为支缆断路，主缆断路，主缆短路和主缆高阻接地，其具体特征表现如下：

（1）支缆断路：在此情况下该支缆的运行数据完全与岸基失去联系，可以轻易的发现故障点进行维修，利用分支器断开支缆；

（2）主缆断路：在此情况下该故障点两侧支点的缆上压降及电流都会有较大变化，可以通过岸基运行数据发现故障点，利用分支器隔离故障主缆；

（3）主缆短路接地：主缆短路会导致两侧节点压降急剧下降并造成过流现象，在此情况下BU无法进行正常工作；

（4）主缆高阻接地：在此情况下由于故障点两侧支点的缆上压降及电流都会有较大变化，可以通过岸基运行数据发现故障点，利用分支器端开支缆。

综上，BU能够通过断开支缆及隔离主缆这两种方式，解决树型及环形观测网络中大部分的故障。由于海缆的短路故障会直接影响分支器控制单元的供电，使分支器无法正常工作，故暂不在本文讨论解决方案。

三、分支器需求分析

在针对分支器研究设计之前，首先要知道分支器要实现的最基础功能是什么，并对此进行需求分析再决定进行什么样的软件和硬件上的支持调整。海底分支器的最基础功能基于以下两点：

（1）能通过主动控制分支器内部继电器开关闭合来进行主缆和主缆节点之间，主缆和支缆节点之间的连通；

（2）能通过主动控制分支器内部继电器开关来进行对主缆和支缆的故障点隔离。

为了保障上述功能的实现，在对分支器进行研究时还要考虑以下几种状况：

（1）分支器与岸基通信——所有分支器内部继电器的开关都是由岸基发送命令来进行控制，这使得我们需要寻找有效的通信方式及控制方法；

（2）分支器功率——随着海底观测网络不断扩大或海底通信距离的加长，分支器所连接的尾缆也越来越长，为了使得缆上所有分支器都能正常工作，缆上的损耗也是必须要考虑的一项内容；

（3）分支器装配空间——分支器内部空间有限需要布防继电器及电路板，这就使得设计时需要合理安排空间以及整体装配体积；

（4）分支器电路保护——由于海底浪涌的存在使得分支器内部控制电路可能受到浪涌冲击而遭受破坏，因此在对分支器设计时需要考虑设计浪涌保护电路。

四、分支器工作模式转换

BU有5种工作模式，如下图所示，其中4中工作模式可以通过岸基发送光命令控制继电器开关来进行自如切换。

（0）分支器没有电时即出厂状态是处于三通状态，意思就是A-B，A-C，B-C都是连通的，这样设置的原因使得分支器在海缆通电后就知道在哪一种工作状态下；

（1）分支器A-B相通，C接海洋地，这是分支器通电后的海缆上连通情况，也是主海缆正常供电时分支器工作的状态；

（2）分支器A-C相通，B接海洋地，当主海缆断路时，可以通过岸基下达命令使得分支器内部继电器开关切换，将故障点隔离，使得A-C接通，保障通信正常并对故障点进行维修；

（3）分支器B-C相通，A接海洋地；

（4）A，B，C三端都接海洋地是对供电进行的一种保护状态，分支器一般不会切换到此状态。

五、结语

通过对海底分支器的研究及应用，可以使得在海洋观测网络的搭建和海底通信网络的搭建更加的稳定高效，可以手动隔离故障点为维修提供便利环境减少损失，海底分支器从物理分支器到现在的电切换分支器无不说明了当前海底网络对其要求越来越高。因此对海底分之器的研究还要继续进行并加强。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范