CN114825246A - 一种分支器、海缆系统及断缆切换方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种分支器、海缆系统及断缆切换方法，包括切换装置、第一电路、第二电路、限流装置以及接地装置。所述分支器通过第一电路和第二电路连接多个海缆线路，实现为线路上的中继器等部件恒流供电。在海缆线路发生断缆故障时，可以通过切换装置切换供电方式，维持线路的恒流供电状态。所述分支器还通过在接地装置前加设限流装置，利用限流装置吸收在高压状态下切换供电方式时产生的浪涌电流，降低流经切换装置的脉冲电流峰值，在满足分支器信号传输性能的前提下，减少分支器在高压切换时浪涌电流所带来的危害。

Description

一种分支器、海缆系统及断缆切换方法

技术领域

本申请涉及海底光缆传输技术领域，尤其涉及一种分支器、海缆系统及断缆切换方法。

背景技术

在多站点登陆的海底光缆系统中，需要通过水下分支器(branch unit，BU)实现将部分光信号分配给支路站点。如图1所示，站点(station)A与站点B连接的海缆线路被定义为干路，站点C对应的海缆线路被定义为支路，干路与支路之间通过分支器结合在一起，实现信号传输。其中，干路上的有源设备，如中继器(repeater，RPT)和BU，需要通过站点设备进行恒流供电。在供电过程中，BU内部可由于供电形成高压区和低压区。高压区与低压区之间可能存在15kV以上的电位差。

由于海底复杂的环境，容易导致意外断缆故障，影响通信。为了尽快恢复通信，在维修断缆点时，可以通过电切换分支器(power switch branch unit，PSBU)执行切换，改变供电路径，实现对系统中未发生断缆故障的部分继续供电，降低断缆故障对通信的影响。但是，在切换过程中，切换点两端的海缆中存储的电荷会通过BU内部的切换装置释放到接地装置上，由于高压区和低压区之间较高的电位差，会在切换装置上瞬间产生峰值达数千安培的大浪涌电流，影响产品使用寿命，增加失效概率。

为此，在发生断缆故障后，可以通过反复调节站点端的电源供电设备(powerfeeding equipment，PFE)改变BU干路输入端与输出端之间的电位差，直到BU内部的控制器检测到电位差值在预设BU允许切换的电压区间内，再执行切换动作。例如，在站点A提供正电压、站点B提供负电压时，需要不断调整正电压和负电压的大小，使得BU的压差在设定的切换区间。实际可以证明，这样的反复调节过程会消耗较长恢复时间，即延长维修时间，影响通信质量。

发明内容

本申请提供一种分支器、海缆系统及断缆切换方法，该分支器可以直接进行高电压切换，并支持多种安装方法，以解决传统海缆断缆故障维修时间较长，影响正常通信的问题。

第一方面，本申请提供一种分支器，应用于海缆系统，包括：切换装置、第一电路、第二电路、接地装置以及限流装置。其中，第一电路和第二电路分别连接有多条海缆线路。切换装置设置在第一电路和第二电路之间，用于切换各海缆线路与第一电路、第二电路的供电方式，以分别在第一电路和第二电路中形成高压区和低压区。切换装置还通过限流装置连接接地装置，以通过限流装置吸收在切换供电方式时形成的浪涌电流。

所述分支器通过第一电路和第二电路连接多个海缆线路，实现为线路上的中继器等部件恒流供电。在海缆线路发生断缆故障时，可以通过切换装置切换供电方式，维持线路的恒流供电状态。所述分支器还通过在接地装置前加设限流装置，利用限流装置吸收在高压状态下切换供电方式时产生的浪涌电流，降低流经切换装置的脉冲电流峰值，在满足分支器信号传输性能的前提下，减少分支器在高压切换时浪涌电流所带来的危害。

在一种实现方式中，所述限流装置与切换装置、第一电路以及第二电路采用模块化装配，并封装在一个分支器BU桶内部；所述接地装置设置在BU桶外部。即在形成实际产品时，可以将限流装置与分支器的内部电路一同设置在BU桶内，这样的结构便于实现分支器各部件的统一模块化装配，以便分支器与各海缆线路之间建立连接关系。

在一种实现方式中，所述切换装置、第一电路以及第二电路封装在一个BU桶内部；接地装置和限流装置设置在BU桶外部。并且，可以将限流装置集成在接地装置内，以使切换装置通过限流装置接地。将限流装置设置在BU桶外部，可以节省BU桶内部的空间，有利于缩小分支器的整体体积。并且，将限流装置设置在BU桶外部还可以将浪涌电流流经限流装置时产生的热量集中在接地装置处，便于分支器散热，降低设计难度。

为了获得限流效果，所述限流装置包括电阻器、电感器以及半导体限流电路中的一种或多种的组合。限流装置可以是电阻器，也可以是其他能够限流的电子元件，如电感器、半导体等，或者多种限流元件的组合，如电感器与电阻器的组合。通过电阻器、电感器以及半导体限流电路可以消耗切换供电方式时浪涌电流的电荷量，缓解浪涌电流在切换装置上产生的电流冲击，从而实现在高压区与低压区之间的电位差在15kV以上时，能够快速热切换。

在一种实现方式中，所述限流装置为电阻器；电阻器的电阻值与高压区和低压区之间的电位差正相关，以将切换供电方式时形成的浪涌电流限制在预设电流峰值以下。当限流装置采用电阻限流时，限流装置的电阻值可根据分支器中高压区与低压区之间的电位差设定电阻值，使得能够将浪涌电流限制到一个安全的范围内。

在一种实现方式中，在切换装置执行切换供电方式的动作前，第一电路与两条海缆线路连接，以形成高压区；第二电路与一条海缆线路和接地装置连接，以形成低压区；在切换装置执行切换供电方式的动作后，第一电路仍连接两条海缆形成高压区，但是连接的海缆在切换后发生变化；第二电路连接一条海缆形成低压区，但是连接第二电路的海缆也随着切换过程发生变化。

切换装置可以内置多个接口以及继电器等开关部件，通过开关部件可以调节接口与各海缆线路以及接地装置之间的连通状态，实现第一电路和第二电路作为高压区或低压区功能的切换。通过切换装置切换供电方式的动作，可以保证在一条海缆线路中出现断缆点时，该线路上的中继器等有源设备依然能够通过其他线路上连接的站点设备实现供电，从而保障通信连接。

在一种实现方式中，所述分支器还包括控制器；控制器连接切换装置以及通过海缆线路与站点设备建立通信连接；控制器被配置为接收站点设备输入的切换命令，以及根据切换命令控制切换装置执行切换供电方式的动作。通过控制器可以在出现断缆故障或进行维修时，通过远程控制的方式自动实现切换，缩短断缆故障的维修时间。

在一种实现方式中，所述接地装置包括至少一个延伸至所述分支器外部的接地电极。由于分支器可以应用在海底环境，因此在使用中分支器可以被海水包覆，而海水处于低电位，因此可以将接地装置设置为延伸出分支器BU桶外部的至少一个接地电极，并使接地电极与海水接触，即可实现将切换时产生浪涌电流导入到海水中，达到接地的效果。

第二方面，本申请还提供一种海缆系统，包括多条海缆线路和站点设备，其中，站点设备可以与所述海缆线路连接，以控制线路设备运行状态。每条所述海缆线路上设有多个中继器，中继器可以用于调节长距离传输造成的光信号衰减。海缆线路上还设有上述分支器，一条所述海缆线路通过所述分支器与另外的至少两条海缆线路建立通信连接；所述站点设备中内置电源供应装置，用于为所述中继器和所述分支器恒流供电。

所述海缆系统可以通过多条海缆线路建立通信连接，并通过分支器连接不同的海缆线路，以实现通信网络并为整个网络中的中继器和分支器恒流供电，保证网络中的通信功能。由于所述海缆系统中包括上述分支器，能够实现在高压状态下的热切换，因此在所述海缆系统出现断缆故障时，可以在较短的时间内切换至其他状态，节约事故发生时海缆维修时间，保证正常海缆线路的通信。

在一种实现方式中，所述海缆线路为多层线缆结构，包括位于线缆中心的光纤层以及包覆在所述光纤层外部的供电层；所述中继器以及所述分支器的第一电路和第二电路连接所述供电层。

通过多层线缆结构的海缆线路，可以同时传递供电电流和光信号。其中，由于光纤层被包覆在供电层之中，而供电层则可以采用更加坚实耐用的金属材料制成，因此可以通过供电层对光纤层进行保护。即水下环境中，受水下因素影响供电层会先遭到破坏，有利于及时发现断缆故障并保证部分通信能力。此外，由于供电层包覆在光纤层之外，当出现断缆故障时，供电层会接触海水或者接触海底地面，即连接海洋地，因此可以在断缆处形成接地状态。

第三方面，本申请还提供一种断缆切换方法，所述断缆切换方法应用于海缆系统，所述海缆系统包括上述分支器，所述断缆切换方法包括：

检测断缆点位置；

如果所述断缆点位于干路上，维持当前供电状态至开始维修时，向所述分支器发送切换命令，以驱动所述分支器的切换装置执行切换供电方式的动作，所述干路为连接所述分支器高压区的海缆线路；

如果所述断缆点位于支路上，向所述分支器发送切换命令，以维持向支路上的中继器供电，以及，在开始维修时再次向所述分支器发送切换命令，以撤销对支路的供电保证维修安全，所述支路为连接所述分支器低压区的海缆线路。

所述断缆切换方法可以根据断缆点位置采用不同的切换方式，以保证通信功能的正常实现，以及使维修过程中，断缆线路保持在无电压状态，保证维修安全性。

在一种实现方式中，在开始维修时所述方法还包括：通过站点设备的电源供应装置对所述断缆点所在海缆线路执行下电处理。通过对断缆点所处海缆线路进行下电处理，可以在维修过程中保持线路的低电压状态，便于实施维修。

附图说明

图1为一种典型的分支器结构示意图；

图2为本申请实施例中分支器切换供电方式时供电路径示意图；

图3为本申请实施例中分支器切换供电方式时内部高压区与低压区分布示意图；

图4为本申请实施例中通过调节高压区电压在预设区域示意图；

图5为本申请实施例中可高压切换的分支器结构示意图；

图6为本申请实施例中高压状态切换供电方式示意图；

图7为本申请实施例中限流装置在BU桶内部的分支器结构示意图；

图8为本申请实施例中限流装置在BU桶外部的分支器结构示意图；

图9为本申请实施例中干路断缆故障示意图；

图10为本申请实施例中干路断缆维修时切换供电状态示意图；

图11为本申请实施例中支路断缆故障示意图；

图12为本申请实施例中支路断缆维修前切换供电状态示意图；

图13为本申请实施例中支路断缆维修时切换供电状态示意图。

具体实施方式

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。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。

海缆系统中各海缆线路可以连接站点设备，站点设备是一种控制设备，可以对海缆线路中传输的信号进行控制、变换、转发等操作。还可以通过站点设备对海缆线路进行供电、检修和修改控制策略，以保障通信功能的正常运行。

铺设在海底的海缆线路可以通过单站登陆和多站登陆实现信号传递。其中，单站登陆是指铺设于海底的海缆线路连接至统一的一个站点设备，再通过该站点设备进行信号分路，传递至其他站点设备。多站登陆是指铺设于海底的海缆线路通过分支器等部件在海底实现分支，以使多个站点设备之间可以相互连接，实现信号传递。由于多站登陆方式的站点布置位置更具有灵活性，且能够覆盖更大的通信区域面积，因此为了适应地理位置、地形地貌的要求，海缆系统多采用多站登陆方式。

海缆系统中涉及到多个站点登录时，需要通过分支器将多个海缆线路进行连接，实现将一部分光信号分配给其他线路上的站点设备。例如，如图1所示，通过分支器BU将站点A、站点B以及站点C三条海缆线路连接在一起，如此，站点A、站点B以及站点C可以相互通信。

分支器内部除连接电路外，还可以包括其他有源部件，如切换装置等。这些部件需要供电以实现其功能，而海缆线路上还可以设置有多个中继器，以调节因长距离传输造成的光信号衰减。中继器信号调节功能的实现也需要供电，为此可以在站点设备中设置电源供应装置，实现对线路上中继器和分支器的电量供应。例如，在图1中，站点A、站点B以及站点C中均设置有电源供应设备PFE，分别为各海缆线路上的中继器RPT和分支器BU进行供电。

为了保证海缆线路上各有源部件能够正常工作，站点设备可以对其连接的线路采用恒流供电方式，即无论海缆线路上布置有多少个部件，海缆线路中供应的电流是恒定的，从而保证各部件的稳定电量供应。根据海缆线路在分支器上连接方式的不同，站点设备对海缆线路供电的方式也不同。例如，站点A为连接的海缆线路供应正电，站点B为连接的海缆线路供应负电，从而通过站点A和站点B中共同调整供电参数，以实现站点A至站点B整条线路的恒流供电；而站点C可以为所连接的海缆线路独立供电。如此，在站点A、站点B以及站点C中均无需供入过高的电压即可满足恒流供电要求。

基于上述供电方式，分支器内部可以设有连接电路和接地装置，连接电路可以将各海缆线路以及接地装置按照各自的供电方式进行连接，接地装置用于接入海洋地(seaearth，SE)，所以在电路中形成相对电位差。在正常的供电模式下，连接电路可以根据所连接的海缆线路情况形成高压区和低压区。在一些实施方式中，连接电路可以包括第一电路和第二电路，第一电路和第二电路可以分别与海缆线路和接地装置进行连接。

所述第一电路和所述第二电路分别连接有多条海缆线路，根据海缆通信系统供电配置的不同，第一电路连接的两条海缆为高压状态，第二电路连接的海缆为低压状态。

例如，第一电路的一端接口连接站点A及其对应的海缆线路，另一端接口连接站点B及其对应的海缆线路；第二电路的一端接口连接接地装置，另一端接口连接站点C及其对应的海缆线路，实现站点A、B、C之间的通信连接，并实现对各海缆线路上的部件进行供电。在正常的供电模式下，可以在站点A供入正电压，在站点B供入负电压，从而在站点A至海缆线路以及第一电路至海缆线路到达站点B的通路形成恒流供电，此时，由于站点A和站点B的供电电压作用下，由于海缆阻抗的原因，在第一电路形成高压区。另一条海缆线路可以通过站点C向其供电，并且由于供电线路从站点C至海缆线路再到第二电路到达接地装置，因此在第二电路可以形成零电势，即在第二电路形成低压区。

本申请实施例中，将有双端供电的海缆路径称为干路，将单端供电与海洋地的海缆路径称为支路。需要说明的是，所述干路/支路，高压区/低压区是根据实际海缆线路及BU所在海缆中的位置等因素共同决定的。例如，当站点B和站点C通过第一电路连接时，站点B至站点C的供电路径为干路，并在第一电路形成高压区；当站点A和接地装置通过第二电路连接时，站点A至接地装置的供电路径为支路，并在第二电路形成低压区。

海缆系统可以根据上述供电方式实现通信功能，但由于海底复杂的环境，在海缆线路近25年的使用寿命期间，可能遭受意外状况而发生断缆故障。例如，渔业作业、海底火山、地震、礁石磨损、鱼类撕咬、热泉等都可能造成断缆故障。通常，断缆故障包括整体断缆以及部分断缆。其中，整体断缆即海缆线路在某一处完全断裂，将直接导致部分线路的通信中断，为保证通信功能，需要及时维修处理以恢复通信，本申请所述的断缆故障为海缆中的供电金属层裸露，直接连接海水的情况。

对于供电金属层裸露的断缆故障，可以通过切换供电状态，使得海缆系统在维修船到达前维持通信功能，即在本申请的部分实施例中，所述分支器还包括切换装置，切换装置可以通过继电器、端口等部件，切换各海缆线路与连接电路之间的连接关系，改变电源供应方式。

例如，如图2、图11所示，在站点C对应的海缆线路上出现断缆故障，即海缆系统站点C与BU之间发生断缆故障时，可以通过切换装置改变供电路径，将站点B与站点C之间连接起来，A端海缆与SE相连接。此时，站点B可以为断缆点与BU之间的中继器RPTN(即，编号为N的RPT)供电，站点C可以为断缆点与站点C之间的中继器RPTM(即，编号为M的RPT)供电。如此，各海缆线路上的中继器和BU仍然能够维持正常运行状态，保证通信功能。

由于在维修过程中，海缆线路中的电压不能过高，以保证维修人员的安全。则在维修过程中，一般需要被维修的线路对应连接在低压区，并在站点做下电处理，以降低海缆线路的电压。因此，还可以通过切换装置改变分支器内部的高压区和低压区电路连接情况，使被维修的线路对应连接在低压区对应的电路上。

例如，如图3、图9所示，在站点A对应的海缆线路出现断缆故障，即海缆系统A站点与BU之间发生断缆故障时，可以通过切换装置改变供电路径，将站点B与站点C之间连接起来，A端海缆与SE相连接，这就保证站点B与站点C之间通信正常，再将站点A进行下电处理，使站点A与BU之间的海缆线路在维修过程中处于安全状态。

本申请实施例中，实时切换装置可以受站点设备或其他控制设备的远程控制，实现自动切换供电方式，这种通过电切换控制而实现切换功能的分支器称为电切换分支器(power switch branch unit，PSBU)。

由于切换装置可以改变分支器中作为高压区和低压区的电路连接状态，因此在切换前后将出现较大的电位差变化。例如，根据分支器在海缆系统中所处的位置，高压区相对于低压区有高达15kV的电位差，而低压区连接BU的接地装置，电位接近0V。由于该电位差的存在，在切换过程中，切换点两端的海缆中存储的电荷会通过BU内部的切换装置释放到接地装置上，高电位差会在切换装置上瞬间产生浪涌电流，浪涌电流的峰值可达到1000A以上，极容易损坏切换装置，影响BU的正常运行，减小产品使用寿命，增加失效的概率，甚至损坏整个分支器。

为了减小浪涌电流，可以在执行切换过程之前，对海缆线路进行电压调节，使高压区和低压区之间的电位差控制在合理的范围内。在调节站点供电设备后，BU内部会检测高压区相对于低压区的电压值，如果检测的电压值在设定的区间内，控制BU进行切换，如果检测的电压值不在设定的区间内，则BU不动作。

例如，如图4所示，当检测到断缆故障后，可以通过反复调节站点A和站点B的PFE输出电压，直至BU内部的控制器检测到电压差在设定的(如±500V)范围内时，执行对目标状态的切换。电压的调节可以通过在站点A提供正电压、站点B提供负电压，并将正电压和负电压之间的切换区间设置在待执行切换动作的BU上。可见，由于反复调节调试，导致此项操作流程将会花费很多时间，特别是BU设置的切换电压窗口较小时，更需要多次调节才能使得BU内电压差控制在切换区间，因此不利于实施切换动作。图4中的A++与B--表示为PFE供电电压的量级大小值。

为了缓解切换过程对切换装置或者整个分支器造成损坏，本申请的部分实施例中提供一种可在高压状态完成切换的分支器，所述分支器可应用于海缆系统。如图5所示，所述分支器包括：切换装置、第一电路、第二电路、接地装置以及限流装置。其中，第一电路和第二电路分别连接有多条海缆线路，用以实现多条海缆线路之间的通信连接和供电线路连接。例如，第一电路用于在站点A与站点B之间的海缆线路实现连接，形成主干线路；第二电路用于站点C与接地装置之间的海缆线路实现连接，形成支路。

切换装置设置在第一电路和第二电路之间，用于切换各海缆线路与第一电路、第二电路的供电方式，以分别在第一电路和第二电路中形成高压区和低压区。切换装置内置继电器、控制器等部件，可以控制第一电路和第二电路与不同的海缆线路连接，实现供电方式切换。例如，如图6所示，在正常供电模式下，站点A和站点B通过第一电路连接，站点C和接地装置通过第二电路连接，由于供电方式的特殊性，从而在第一电路形成高压区，在第二电路形成低压区。而通过切换装置，可以将站点A与接地装置通过第二电路实现连接，站点B与站点C通过第一电路实现连接，从而在第一电路形成高压区，在第二电路形成低压区。

需要说明的是，在部分实施例中可以应用不同的连接方式实现不同海缆线路之间的连接，以切换供电方式。例如，通过切换装置可以将站点A与站点C通过第一电路连接，将站点B与接地装置通过第二电路联系等等。并且具体的供电方式可以根据实际海缆系统中各站点设备中的电源供应装置的输出类型和输出范围确定。例如，可以在干路上相互连接的两个站点设备分别供应极性相反的两种电压，从而便于实现恒流供电。

切换装置还通过限流装置连接接地装置，以通过限流装置吸收在切换供电方式时高压区形成的浪涌电流。所述限流装置可以通过设置的限流电路，减小流经切换装置的浪涌电流峰值。实现在海缆系统中，如果某段海缆发生故障，站点设备中的供电装置PFE无需调节电压，直接发送切换命令给BU，使之通过内部的切换装置，将BU切换成目标态进行供电。通过在接地装置与切换装置之间设置限流装置，使分支器能够实现15kV以上电位差条件下的供电方式切换，节省操作时间，保证海缆通信设备的正常运行。

由于所述限流装置的作用在于吸收浪涌电流，使切换瞬间的电流峰值控制在较低的值，因此限流装置可以通过多种能够实现限流的电子器件构成，例如电阻、电感、半导体等。限流装置还可以由多种电子器件构成的限流电路组成，例如，限流装置可以是电阻与电感的组合、电阻与半导体限流电路的组合、电感与半导体限流电路的组合等。

为了实现对切换装置与接地装置之间连接电路中浪涌电流的有效限制，限流装置需要满足一定的电参数要求。例如，所述限流装置为电阻器时，可以通过在切换装置对应的回路串联电阻的方式进行限流。电阻器在切换过程中吸收由于高电压切换引起的电流脉冲，达到限流的目的。电阻器的电阻值应能够使形成的浪涌电流被限制在预设的电流峰值以下，即通过调节电阻值，将高达1000A级的电流限制在可接受的范围内，如小于40A，减小浪涌电流对切换装置的影响，使得浪涌电流的能量主要集中在限流装置上，增加切换装置的可靠性。

由于浪涌电流的大小取决于高压区和低压区之间的电位差，即电位差越大，所形成的浪涌电流也就越大。因此，为了能够起到较好的限流作用，电阻器的电阻值与高压区和低压区之间的电位差正相关，即在电位差越大，限流装置的电阻值也越大。

同理，对于有电感、半导体限流电路及其组合所构成的限流装置，限流装置的等效电阻值也与高压区和低压区之间的电位差正相关，以将切换供电方式时形成的浪涌电流限制在预设电流峰值以下。

根据分支器的实际结构不同，限流装置在分支器中的布置位置也不同。在一种实现方式中，如图7所示，限流装置与切换装置、第一电路以及第二电路采用模块化装配，并封装在同一个分支器BU桶内部，而接地装置设置在该BU桶外部。

例如，分支器可以包括一个圆筒形结构的分支器BU桶，在分支器BU桶的一端连接有一个海缆线路，在分支器BU桶的另一端连接有两个海缆线路，第一电路、第二电路以及切换装置封装在分支器BU桶内。将限流装置封装在分支器BU桶内，再通过接地装置的接地线路完成接地处理。将限流装置与切换装置等统一封装至分支器BU桶内，有利于实现统一模块化装配，便于布置切换装置的接口单元位置，有利于简化切换装置结构。

由于限流装置因浪涌电流的作用会产生一定的热量，这些热量可能在BU内部产生整体温升，使得散热处理难度变大。因此在一种实现方式中，如图8所示，可以将切换装置、第一电路以及第二电路封装在一个BU桶内部，而将接地装置和限流装置设置在BU桶外部，即限流装置可以与接地装置设置在一起。将限流装置和接地装置设置在BU桶外部，用以简化限流装置在分支器上的连线接口。这种结构不仅节省BU桶的内部空间，而且还能使浪涌电流产生的热量集中在接地装置上，而接地装置直接与海水或者海底地面接触，容易实现快速散热，降低分支器的整体设计难度。

上述实施例中提供的分支器可以通过限流装置吸收浪涌电流，从而使分支器能够在高电压下实施切换动作。而在切换装置执行切换供电方式的动作前，第一电路与两条海缆线路连接，以形成高压区；第二电路与一条海缆线路和接地装置连接，以形成低压区。在切换装置执行切换供电方式的动作后，改变第一电路和第二电路所连接的海缆线路，使第一电路所连接的两条海缆为高压区，第二电路所连接的海缆为低压区。

分支器可以根据实际工况实施切换动作。例如，在支路上出现断缆故障时，为了保证通信功能，可以在检测到断缆故障后即执行切换动作，以使断缆点位置处对应的中继器仍然能够正常供电。

显然，为了能够及时实施切换动作，分支器中还包括控制器。控制器连接切换装置以及通过海缆线路与站点设备建立通信连接，以接收站点设备发送的控制命令，并控制切换装置完成切换动作。因此，控制器被配置为接收站点设备输入的切换命令，以及根据切换命令控制切换装置执行切换供电方式的动作。

例如，在检测到的站点C所处的支路发生断缆故障后，运维人员或者自动控制系统可以通过站点A或B发送切换命令。切换命令可以沿着海缆线路传递至分支器的控制器。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。切换装置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执行切换动作的具体切换方法，可以根据分支器所使用切换装置的结构和原理确定。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。另外，根据分支器上所连接的海缆线路数量，切换装置还可以进行不同方式的切换动作，相应的可以设定不同形式的切换命令。

基于上述分支器，本申请的部分实施例中还提供一种海缆系统，包括海缆线路、站点设备以及分支器。其中，多条海缆线路之间可以通过多个分支器进行连接，即一条海缆线路通过分支器与另外的至少两条海缆线路建立通信连接。为了实现在高压条件下实施热切换，分支器包括切换装置、第一电路、第二电路、限流装置以及接地装置。限流装置设置在切换装置回路与接地装置之间，以通过所述限流装置吸收在切换供电方式时高压区形成的浪涌电流。

每条海缆线路上设有多个中继器，以通过中继器调节长距离传输过程中造成的光信号衰减。多条海缆线路上分别连接有站点设备，以通过站点设备控制各海缆线路。站点设备中还内置电源供应装置，用于为中继器和分支器恒流供电。

为了实现对光信号和供电电能的传输，上述海缆线路中至少包括光纤线路和供电线路。在一种实现方式中，所述海缆线路为多层线缆结构，包括位于线缆中心的光纤层以及包覆在光纤层外部的供电层。中继器以及分支器的第一电路和第二电路连接供电层。即，中继器可以从供电层获得电能，不同的海缆线路的供电层连接分支器的第一电路或第二电路，实现特定的供电方式。

通过将供电层设置在包覆光纤层的海缆线路形式，可以利用供电层对光纤层进行保护，同时在收到海底环境因素影响而出现磨擦、冲击等损害海缆线路的作用时，可以先破坏供电层，后破坏光纤层。而在光纤层被破坏前，供电层的损坏可以先被检测到，从而在光纤层被破坏前及时进行维修，保证通信功能的正常运行。

由以上技术方案可知，上述实施例中提供的分支器及海缆系统可以使用电阻器等限流装置吸收切换时的浪涌电流，降低浪涌电流峰值，能够有效减少BU在高压切换时浪涌电流所带来的危害。并使用限流装置连接到海洋地，保证在切换的过程中电流的泄放路径，从而不会影响BU中其他电路的正常运行。

另外，上述分支器及海缆系统可以在发生海缆断缆事故时，实现在最短的时间内通过分支器的切换装置直接切换到不同的供电状态，保证通信功能，争取事故海缆维修时间。由于海上施工船成本很高，而节省维修时间即可节省维修成本，因此具有较大的实际价值。

基于上述海缆系统，本申请的部分实施例中还提供一种断缆切换方法，所述断缆切换方法可用于指导运维人员进行维修操作，也可以配置在站点设备中，用于自动向分支器发送控制命令。所述断缆切换方法包括以下步骤：

S1：检测断缆点位置；

S2：如果断缆点位于干路上，维持当前供电状态至开始维修时，向分支器发送切换命令，以驱动分支器的切换装置执行切换供电方式的动作；

S3：如果断缆点位于支路上，向分支器发送切换命令，以维持向支路上的中继器供电，以及，在开始维修时再次向分支器发送切换命令，以撤销对支路的供电保证维修安全。

其中，所述干路为连接分支器高压区的海缆线路，所述支路为连接分支器低压区的海缆线路。在海缆系统中发送断缆故障时，可以通过海缆系统内置的检测设备检测断缆点的位置。断缆点位置还可以包括断缆点在其所处的海缆线路的具体位置。根据其所处的具体位置确定执行切换的分支器，例如，可以针对距离断缆点最近的分支器作为执行切换动作的分支器，并通过站点设备向该分支器发送切换命令。

下面结合两个不同场景中具体的示例，说明海缆异常的处理方式，即在断缆故障发生时以及维修过程中，应用上述实施例中的分支器所实现的切换方法。以下示例中，RPT作为海缆系统中的光信号调节器，需要不间断供电才能保证海缆通信质量。

在一个示意性实施方式中，如图9所示，如果断缆点位于干路上，即在站点A与BU之间的海缆线路上(或者在站点B与BU之间的海缆线路上)，则由于断缆点处海缆线路的供电层发生断裂，断裂后的供电层与海水或海底地面接触，等同于断缆点处于接地状态。此时，由于站点A处采用恒流供电，站点A与断缆点之间的海缆线路上的中继器RPTM的电能供应不受影响；同理，由于站点B也对干路进行恒流供电，因此断缆点与BU之间海缆线路上的中继器RPTN以及分支器BU可以通过站点B供电。即在断缆点位于干路上时，断缆故障在短时间内不会影响海缆系统的正常供电，可以维持这种供电状态至维修船到来。

在维修船到来后，运维人员对海缆进行维修。此时为了保证维修环境的安全，需要通过站点设备的电源供应装置对断缆点所在海缆线路执行下电处理。即运维人员可以通过发送切换命令，控制分支器中的切换装置执行切换动作。如图10所示，切换完成后，海缆系统的供电方式由原来的站点A、站点B供电方式，切换为站点B、站点C供电，从而保证站点B和站点C对应海缆线路的正常供电，维持相应线路的通信功能。此时再将站点A的PFE进行下电，以降低断缆点线路的电压，使之维持在安全电压条件下。显然，由于在站点A进行了下电处理，因此在维修期间，站点A的所有光通信将全部中断，直至维修完成。

可见，在上述示例中，通过切换装置执行切换动作的过程中，可以无需关注BU内部高压区对SE的电压差，切换过程中引发的浪涌电流会通过限流装置进行抑制，给维修人员节省大量的时间。

在另一个示意性实施方式中，如图11所示，如果断缆点位于支路的海缆线路上，即站点C与BU之间的海缆线路上发生断缆故障，由于断缆故障发生后，断缆点与BU之间海缆线路上的RPTN的两端线路均接地，则BU与断缆点之间的RPTN无法获得电量供应，停止工作。

为了维持中继器RPTN的电量供应，在检测到支路海缆线路发生断缆故障后，可以向分支器发送切换命令，控制分支器执行第一次切换。如图12所示，第一次切换完成后，海缆系统的供电方式由原来的站点A、站点B供电方式，演变为站点B、站点C供电，从而断缆点与BU之间的中继器RPTN可以由站点B进行供电，断缆点与站点C之间的中继器RPTM可以由站点C进行供电，保证站点B和站点C对应海缆线路的正常供电，维持相应线路的通信功能。

在第一次切换完成后，海缆系统可以短时间维持系统的正常通信，并等待维修船到来。如图13所示，在维修船到来之后，为了保证维修环境的安全，分支器需要执行第二次切换动作，即需要将站点B、站点C供电方式切回到原来的原来的站点A、站点B供电方式，以保证站点A、站点B之间海缆线路的正常通信，从而单独对支路进行维修，同理C站点的PFE需要进行下电处理，以保证维修安全。

可见，在上述示例中，两次切换过程均改变了分支器中的供电路径，切换的电压差较大，由于设置限流装置，浪涌电流会通过内部的切换装置和限流装置流入到接地装置中，完成高电压切换，减小切换过程对切换装置的损坏，在尽可能保证通信功能的前提下，减小维修时间。

在一种示意性实施方式中，还提供一种站点设备，所述站点设备内置控制器，控制器可被配置为执行上述断缆切换方法，即在检测断缆点位置后，根据断缆点位置发送切换命令；如果断缆点位于干路上，维持当前供电状态至开始维修时，向分支器发送切换命令，以驱动分支器的切换装置执行切换供电方式的动作；如果断缆点位于支路上，向分支器发送切换命令，以维持向支路上的中继器供电，以及，在开始维修时再次向分支器发送切换命令，以撤销对支路的供电保证维修安全。

其中，控制器可以内置处理器和存储器，其中存储器中可以储存有上述断缆切换方法对应的控制程序，处理器可以从存储器中调用对应的控制程序，并通过执行该控制程序对下行数据进行预编码。其中，处理器可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。处理器也可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integratedcircuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。

上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。

存储器可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器(read-only memory，ROM)，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器也可以包括上述种类的存储器的组合。

在一个示意性实施例中，还提供一种通信装置，该通信装置可以为终端或者终端中的芯片或者片上系统。该通信装置可以实现上述断缆切换方法的功能，所述功能可以通过硬件实现。该通信装置可以包括：逻辑电路和输入输出接口，其中，输入输出接口可以用于获取数据和发送数据。处理器可以用于支持通信装置实现上述断缆切换方法。

在一个示意性实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为可读的非易失性存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述断缆切换方法。

在一个示意性实施例中，还提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述断缆切换方法。

在一个示意性实施例中，还提供一种通信装置，该通信装置可以为终端或者终端中的芯片或者片上系统，该通信装置包括一个或者多个处理器以及一个或多个存储器。所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时，使所述通信装置执行上述断缆切换方法。其中，存储器和处理器可以相互独立设置并通过通信总线实现连接，也可以集成在一起，即在处理器内部直接存储计算机程序。

通信装置可以通过处理器执行不同的计算机程序以分别作为发送端或接收端。例如，存储器中可以同时存储有用于发送数据的计算机程序和用于接收数据的计算机程序。当通信装置作为接收端时，可以实时接收传感器检测的供电信息数据，以检测断缆点位置。当通信装置作为发送端时，处理器可以在存储器中提取用于发送数据的计算机程序代码，从而在获取断缆点位置后，判断断缆点位置，完成切换命令传输。

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 (13)

1.一种分支器，应用于海缆系统，其特征在于，包括：切换装置、第一电路、第二电路、接地装置以及限流装置；

所述第一电路和所述第二电路分别连接有多条海缆线路；

所述切换装置设置在所述第一电路和所述第二电路之间，用于将所述第一电路和第二电路连接或断开，以切换各所述海缆线路与所述第一电路、所述第二电路的供电方式，分别在所述第一电路和所述第二电路中形成高压区或低压区；

所述切换装置还通过所述限流装置连接所述接地装置，以通过所述限流装置吸收在切换供电方式时所述高压区形成的浪涌电流。

2.根据权利要求1所述的分支器，其特征在于，所述限流装置与所述切换装置、所述第一电路以及所述第二电路采用模块化装配，并封装在一个分支器BU桶内部；所述接地装置设置在所述BU桶外部。

3.根据权利要求1所述的分支器，其特征在于，所述切换装置、所述第一电路以及所述第二电路封装在一个BU桶内部；所述接地装置和所述限流装置设置在所述BU桶外部。

4.根据权利要求3所述的分支器，其特征在于，所述限流装置集成在所述接地装置内，以使所述切换装置通过所述限流装置接地。

5.根据权利要求1所述的分支器，其特征在于，所述限流装置包括电阻器、电感器以及半导体限流电路中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求5所述的分支器，其特征在于，所述限流装置为电阻器；所述电阻器的电阻值与所述高压区和低压区之间的电位差正相关，以将切换供电方式时形成的浪涌电流限制在预设电流峰值以下。

7.根据权利要求1所述的分支器，其特征在于，

在所述切换装置执行切换供电方式的动作前，所述第一电路与两条所述海缆线路连接，以形成高压区；所述第二电路与一条所述海缆线路和接地装置连接，以形成低压区；

在所述切换装置执行切换供电方式的动作后，变更与所述第一电路连接的两条所述海缆线路，以形成高压区；变更与所述第二电路连接的海缆线路，以形成低压区。

8.根据权利要求1所述的分支器，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通过所述海缆线路与站点设备建立通信连接；所述控制器被配置为接收站点设备输入的切换命令，以及根据所述切换命令控制所述切换装置执行切换供电方式的动作。

9.根据权利要求1所述的分支器，其特征在于，

所述接地装置包括至少一个延伸至所述分支器外部的接地电极，所述接地电极与海水接触，用于将切换时产生浪涌电流导入到海水中。

10.一种海缆系统，其特征在于，包括多条海缆线路，以及连接所述海缆线路的多个站点设备；

每条所述海缆线路上设有多个中继器以及权利要求1-9任一项所述的分支器；一条所述海缆线路通过所述分支器与另外的至少两条海缆线路建立通信连接；

所述站点设备中内置电源供应装置，用于为所述中继器和所述分支器恒流供电。

11.根据权利要求10所述的海缆系统，其特征在于，所述海缆线路为多层线缆结构，包括位于线缆中心的光纤层以及包覆在所述光纤层外部的供电层；所述中继器以及所述分支器的第一电路和第二电路连接所述供电层。

12.一种断缆切换方法，其特征在于，应用于海缆系统，所述海缆系统包括权利要求1-9任一项所述的分支器，所述断缆切换方法包括：

检测断缆点位置；

如果所述断缆点位于干路上，维持当前供电状态至开始维修时，向所述分支器发送切换命令，以驱动所述分支器的切换装置执行切换供电方式的动作，所述干路为连接所述分支器高压区的海缆线路；

如果所述断缆点位于支路上，向所述分支器发送切换命令，以维持向支路上的中继器供电，以及，在开始维修时再次向所述分支器发送切换命令，以撤销对支路的供电保证维修安全，所述支路为连接所述分支器低压区的海缆线路。

13.根据权利要求12所述的断缆切换方法，其特征在于，在开始维修时所述方法还包括：通过站点设备的电源供应装置对所述断缆点所在海缆线路执行下电处理。

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