[發明專利]一種基于恒流供電的海底觀測網主基站

有效

• 申請號: 201910041377.4
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109713658B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 王肅靜;郭永剛;張元凱;張飛;石璞;曲赫;張廣德;路艷國;張新月
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H02J1/04
• 分類號: H02J1/04;H04L12/10
• 代理公司: 11472 北京方安思達知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳琳琳;楊青<國際申請>=<國際公布>=

1.一種基于恒流供電的海底觀測網主基站，其特征在于，所述主基站串聯在主干網海纜中；所述主基站通過不同的海纜終端盒分別與岸基站及相鄰主基站連接；所述主基站包括：水下電源和通信控制模塊；

所述海纜終端盒用于在海纜接入主基站前進行光電分離，海纜中的導電銅體在海纜終端盒中與光纖分離，并單獨通過海纜芯體連接到水下電源，該海纜芯體采用主干海纜的內部芯體，可承受10kV級高壓；光纖通過光纖線纜連接到通信控制模塊；

所述水下電源用于將岸基站提供的恒流電源轉換成主基站的供電電源和若干備份供電電源，并為通信控制模塊輸出直流恒壓電源，還用于控制主基站的入網和離網；

所述通信控制模塊用于通過主控備份的方式監控主基站的內部狀態，將狀態信息和外接設備上傳的數據發送至岸基站；還用于當內部狀態出現故障時，接收岸基站的指令進行故障隔離；

所述水下電源包括：相互連接的分支隔離模塊和電源轉換模塊；

所述分支隔離模塊包括：取電電路、分支開關控制單元、2個接地開關電路、第一繼電器(S1)、第二繼電器(S2)和通訊轉換接口；

所述取電電路：串聯在主干網海纜中，用于從恒流主干網中獲得電能；所述取電電路內部包括穩壓二極管D1、穩壓二極管D2和第一電容(C1)；兩個穩壓二極管采用背靠背的連接方式，所述電容(C1)采用并聯方式連接在所述兩個穩壓二極管的2個陰極上；

所述接地開關電路：用于實現主干線路發生故障后的接地，2個接地開關電路為第一接地開關電路和第二接地開關電路；所述第一接地開關電路包括串聯的第四繼電器(S4)和第一吸收電阻(R1)，再與第三繼電器(S3)并聯；所述第二接地開關電路包括串聯的第六繼電器(S6)和第二吸收電阻(R2)，再與第五繼電器(S5)并聯；

所述第一繼電器(S1)、第二繼電器(S2)與電源轉換模塊并聯接入到主干網中，當主基站出現故障時，所述第一繼電器(S1)和第二繼電器(S2)用于實現主基站的隔離；在分支隔離模塊接入主干網海纜的初始時刻第三繼電器(S3)處于閉合狀態，第一繼電器(S1)、第二繼電器(S2)、第四繼電器(S4)、第五繼電器(S5)、第六繼電器(S6)處于斷開狀態，主干網海纜通過電源轉換模塊、第三繼電器(S3)與海水形成閉合電流回路；

所述分支開關控制單元：與取電電路連接，用于對分支隔離模塊內部進行供電；對六個繼電器的開關進行控制；

所述分支開關控制單元包括：隔離型DC/DC電源、開關控制電路、降壓濾波電路、微控制器電路、電壓和電流采集電路和RS485子單元；所述隔離型DC/DC電源用于將12V不穩定電壓轉換為12V穩定電壓，一路為開關控制電路供電，另一路經過降壓濾波電路后為微控制器供電，所述微控制器分別連接電壓和電流采集電路和RS485子單元，用于實現對主基站電壓和電流的監控以及與通信控制模塊的通信，所述微控制器的輸出連接開關控制電路，用于控制分支開關的切換；

通訊轉換接口：用于采用RS485協議實現分支隔離模塊與通信控制模塊之間的通信。

2.根據權利要求1所述的基于恒流供電的海底觀測網主基站，其特征在于，

所述分支隔離模塊，用于將主基站串聯在主干網海纜中，控制主基站的入網和離網，并接收岸基站提供的恒流電源；

所述電源轉換模塊：用于將分支隔離模塊輸出的恒流電源轉換為恒壓電源和若干備份恒壓電源，為通信控制模塊和外接設備供電。

3.根據權利要求1所述的基于恒流供電的海底觀測網主基站，其特征在于，所述電源轉換模塊包括兩路并聯的互為備份的相同的第一恒流轉恒壓電源和第二恒流轉恒壓電源；在第一恒流轉恒壓電源的輸入端接入第一旁路電路，所述第一旁路電路為第七繼電器(S7)與第三電阻(R3)串聯后再和第三電容(C3)并聯的電路，在第二恒流轉恒壓電源的輸入端接入第二旁路電路，所述第二旁路電路為第八繼電器(S8)與第四電阻(R4)串聯后再和第四電容(C4)并聯的電路；所述第一恒流轉恒壓電源包括第一電源轉換控制電路和第一恒流恒壓轉換電路，所述第一恒流轉恒壓電源輸出的375V直流恒壓電源對通信控制模塊進行供電；正常工作狀態下，所述第一恒流轉恒壓電源和第二恒流轉恒壓電源均處于工作狀態，當第一恒流轉恒壓電源出現故障后，所述第七繼電器(S7)閉合，所述第一恒流轉恒壓電源處于短路狀態，所述第二恒流轉恒壓電源正常工作。