遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)及電纜短路時(shí)防止越級(jí)保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別地，涉及直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)及電纜短路時(shí)防止越級(jí)保 護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在通信行業(yè)、視頻監(jiān)控、鐵路區(qū)間通信等領(lǐng)域大量使用直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)。 現(xiàn)有的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)在組成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)鏈型分布供電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通常是以局端電源為供電 點(diǎn)，通過傳輸電纜將局端電源輸出的較高直流電壓提供至各分布式遠(yuǎn)端電源，再由遠(yuǎn)端電 源將輸入電壓轉(zhuǎn)換為用電設(shè)備適用電壓而為用電設(shè)備供電，如圖1所示。
[0003] 參見圖1，在各用電點(diǎn)還配置了用于過流保護(hù)的斷路器，斷路器的過流保護(hù)動(dòng)作值 逐級(jí)減小。一旦傳輸電纜上的任意一點(diǎn)發(fā)生短路故障，該短路點(diǎn)之后的各用電點(diǎn)均失去供 電。更嚴(yán)重的是，短路電流可能超過了多個(gè)級(jí)別的斷路器的過流保護(hù)動(dòng)作值，從而發(fā)生越級(jí) 保護(hù)，即該短路點(diǎn)之前的多個(gè)用電點(diǎn)也失去供電。此外，由于各個(gè)級(jí)別的斷路器采用不同的 過流保護(hù)動(dòng)作值，從而導(dǎo)致斷路器的工程設(shè)計(jì)與施工非常復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)及電纜短路時(shí)防止越級(jí)保護(hù)方 法，不但能夠保障在傳輸電纜發(fā)生單點(diǎn)短路時(shí)用電設(shè)備的供電不受影響，而且消除越級(jí)保 護(hù)現(xiàn)象的發(fā)生。
[0005] 一方面，本申請(qǐng)一種遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)，包括：兩個(gè)供電點(diǎn)和至少兩個(gè)用電點(diǎn)，其中每 個(gè)用電點(diǎn)包括遠(yuǎn)端控制器、遠(yuǎn)端電源和用電設(shè)備，并且遠(yuǎn)端控制器與遠(yuǎn)端電源連接、遠(yuǎn)端電 源和用電設(shè)備連接、遠(yuǎn)端控制器與傳輸電纜連接；兩個(gè)供電點(diǎn)的局端電源的輸出通過傳輸 電纜及各個(gè)遠(yuǎn)端控制器的控制開關(guān)并聯(lián)。
[0006] 其中，遠(yuǎn)端控制器包括控制開關(guān)、控制電路、至少一個(gè)電流檢測(cè)電路、兩個(gè)隔離二 極管和至少一個(gè)儲(chǔ)能電容，其中控制開關(guān)與至少一個(gè)電流檢測(cè)電路均與控制電路連接，且 控制開關(guān)和至少一個(gè)電流檢測(cè)電路分別配置在傳輸電壓的正極或負(fù)極，兩個(gè)隔離二極管分 別連接在控制開關(guān)的兩端，至少一個(gè)儲(chǔ)能電容跨接在傳輸電壓的正極與負(fù)極之間。
[0007] 可選地，電流檢測(cè)電路中采用電阻、霍爾電流傳感器或電流互感器作為電流傳感 器。
[0008] 可選地，控制開關(guān)采用以下開關(guān)器件之一或多種：金屬-氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體 管、絕緣柵雙極型晶體管、半導(dǎo)體三極管、可控硅晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、集成門極換流晶閘 管、電子注入增強(qiáng)柵晶體管、MOS控制型晶閘管、雙向可控硅、逆導(dǎo)晶閘管、CoolMOS、靜態(tài)感 應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管、繼電器、接觸器。
[0009] 可選地，控制電路采用以下集成器件之一或多種：比較器、運(yùn)算放大器、單片機(jī)、數(shù) 字信號(hào)處理、邏輯電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、復(fù)雜可編程邏輯器件。
[0010] 可選地，遠(yuǎn)端控制器包括兩個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能電容，兩個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能電容跨接在控制 開關(guān)兩端的傳輸電壓的正極與負(fù)極之間。
[0011] 可選地，控制開關(guān)配置在遠(yuǎn)端控制器與傳輸電纜相連接的兩個(gè)輸電端口之間，并 且控制開關(guān)在常態(tài)時(shí)閉合。
[0012] 另一方面，提出了一種電纜短路時(shí)防止越級(jí)保護(hù)方法，應(yīng)用于遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中。
[0013] 其中，防止越級(jí)保護(hù)方法，包括以下步驟：
[0014] 設(shè)置各級(jí)遠(yuǎn)端控制器的過流保護(hù)閥值相同，各級(jí)遠(yuǎn)端控制器的過流保護(hù)動(dòng)作具有 相同的反時(shí)限特性；
[0015] 當(dāng)傳輸電纜發(fā)生短路時(shí)，各級(jí)遠(yuǎn)端控制器的儲(chǔ)能電容提供額外電流，各級(jí)遠(yuǎn)端控 制器的電流檢測(cè)電路檢測(cè)短路電流；
[0016] 最接近短路點(diǎn)的遠(yuǎn)端控制器中的電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的短路電流超出過流保護(hù) 閥值最多；
[0017] 最接近短路點(diǎn)的遠(yuǎn)端控制器中控制開關(guān)斷開。
[0018] 其中，由于儲(chǔ)能電容提供額外電流，使得靠近短路點(diǎn)的遠(yuǎn)端控制器的電流值高于 遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的遠(yuǎn)端控制器的電流值。
[0019] 由上可知，根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)及電纜短路時(shí)防止越級(jí)保護(hù)方法，能夠在 遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中的傳輸電纜發(fā)生單點(diǎn)短路時(shí)，減少越級(jí)保護(hù)發(fā)生的概率，并且保障所有用 電設(shè)備的供電不受到影響。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0021] 圖1為現(xiàn)有的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的一個(gè)實(shí)施例。
[0024] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的又一實(shí)施例。
[0025] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的又一實(shí)施例。
[0026] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的又一實(shí)施例。
[0027] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的又一實(shí)施例。
[0028] 圖8為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的又一實(shí)施例。
[0029] 圖9為根據(jù)本發(fā)明的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中遠(yuǎn)端控制器的電路實(shí)現(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031] 本發(fā)明旨在解決在現(xiàn)有的直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸電纜發(fā)生單點(diǎn)短路時(shí)，所 導(dǎo)致的整個(gè)系統(tǒng)的用電設(shè)備停電以及如何消除發(fā)生越級(jí)保護(hù)現(xiàn)象的問題。
[0032]參見圖2,根據(jù)本發(fā)明的遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)包括兩個(gè)供電點(diǎn)，即第一供電點(diǎn)（供電點(diǎn)1) 和第二供電點(diǎn)（供電點(diǎn)2)。本發(fā)明的遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，該兩個(gè)供電點(diǎn)的局端電源 的輸出通過傳輸電纜及各個(gè)遠(yuǎn)端控制器的控制開關(guān)并聯(lián)，且第一供電點(diǎn)和第二供電點(diǎn)均具 有為全部用電點(diǎn)（用電點(diǎn)1、用電點(diǎn)2、……用電點(diǎn)N，其中N大于等于2)供電的能力。應(yīng) 該理解，本文中的兩個(gè)供電點(diǎn)可以是部署在不同位置的兩臺(tái)電源設(shè)備，也可以是指同一臺(tái) 電源設(shè)備的兩個(gè)輸出端口。
[0033]可以理解，在兩個(gè)供電點(diǎn)之間具有至少兩個(gè)用電點(diǎn)。每個(gè)用電點(diǎn)包括遠(yuǎn)端控制器、 遠(yuǎn)端電源和用電設(shè)備，遠(yuǎn)端控制器與遠(yuǎn)端電源連接，遠(yuǎn)端電源和用電設(shè)備連接。其中，遠(yuǎn)端 控制器與傳輸電纜連接，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流經(jīng)該段傳輸電纜的電流值。這里，遠(yuǎn)端控制器與遠(yuǎn)端 電源可以集成為一個(gè)部件。
[0034]具體而言，遠(yuǎn)端控制器具有與傳輸電纜相連接的兩個(gè)輸電端口，該兩個(gè)輸電端口 之間配置有一個(gè)控制開關(guān)，該控制開關(guān)在常態(tài)時(shí)閉合，此時(shí)兩個(gè)輸電端口直接連通。也就 是說，兩個(gè)供電點(diǎn)的局端電源在常態(tài)時(shí)輸出經(jīng)由傳輸電纜并聯(lián)，共同為所有的用電點(diǎn)設(shè)備 供電。在控制開關(guān)兩端，各連接一個(gè)二極管，組成"或"邏輯隔離二極管為本地輸出口供電， 即在控制開關(guān)兩端任意一端有電，本地輸出口就有電。該隔離二極管既可使用獨(dú)立二極 管，或者控制開關(guān)內(nèi)部包含可用的二極管結(jié)構(gòu)時(shí)，該隔離二極管也可使用開關(guān)器件內(nèi)部的 二極管結(jié)構(gòu)，例如金屬-氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管（MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)器件的體二極管，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT，InsulatedGate BipolarTransistor)中的保護(hù)二極管等。此外，在遠(yuǎn)端控制器中還配置有至少一個(gè)儲(chǔ)能電 容，該至少一個(gè)儲(chǔ)能電容跨接在傳輸電壓的正極與負(fù)極之間，其中該傳輸電壓均通過與遠(yuǎn) 端控制器連接的傳輸電纜提供。
[0035] 當(dāng)傳輸電纜中的某一點(diǎn)出現(xiàn)短路時(shí)，流經(jīng)該短路的傳輸電纜中的電流會(huì)瞬時(shí)升 高。于是，在遠(yuǎn)端控制器的電流檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)到流經(jīng)該傳輸電纜的電流值大于其過流保護(hù) 閾值時(shí)，則該遠(yuǎn)端控制器中的控制電路指示控制開關(guān)斷開，從而實(shí)現(xiàn)故障隔離。雖然該遠(yuǎn) 端控制器的控制開關(guān)斷開，但是由于遠(yuǎn)端電源仍然通過隔離二極管、分別連接在控制開關(guān) 兩側(cè)的傳輸電纜中，因此仍可以從第一供電點(diǎn)與第二供電點(diǎn)中的一個(gè)中獲得供電。例如，如