遠供電源系統(tǒng)及電纜短路時防止越級保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別地，涉及直流遠供電源系統(tǒng)及電纜短路時防止越級保 護方法。
【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)域大量使用直流遠供電源系統(tǒng)。 現(xiàn)有的直流遠供電源系統(tǒng)在組成點對多點鏈型分布供電網(wǎng)絡(luò)時，通常是以局端電源為供電 點，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端電源，再由遠端電 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，在各用電點還配置了用于過流保護的斷路器，斷路器的過流保護動作值 逐級減小。一旦傳輸電纜上的任意一點發(fā)生短路故障，該短路點之后的各用電點均失去供 電。更嚴重的是，短路電流可能超過了多個級別的斷路器的過流保護動作值，從而發(fā)生越級 保護，即該短路點之前的多個用電點也失去供電。此外，由于各個級別的斷路器采用不同的 過流保護動作值，從而導(dǎo)致斷路器的工程設(shè)計與施工非常復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明提出了一種遠供電源系統(tǒng)及電纜短路時防止越級保護方 法，不但能夠保障在傳輸電纜發(fā)生單點短路時用電設(shè)備的供電不受影響，而且消除越級保 護現(xiàn)象的發(fā)生。
[0005] 一方面，本申請一種遠供電源系統(tǒng)，包括：兩個供電點和至少兩個用電點，其中每 個用電點包括遠端控制器、遠端電源和用電設(shè)備，并且遠端控制器與遠端電源連接、遠端電 源和用電設(shè)備連接、遠端控制器與傳輸電纜連接；兩個供電點的局端電源的輸出通過傳輸 電纜及各個遠端控制器的控制開關(guān)并聯(lián)。
[0006] 其中，遠端控制器包括控制開關(guān)、控制電路、至少一個電流檢測電路、兩個隔離二 極管和至少一個儲能電容，其中控制開關(guān)與至少一個電流檢測電路均與控制電路連接，且 控制開關(guān)和至少一個電流檢測電路分別配置在傳輸電壓的正極或負極，兩個隔離二極管分 別連接在控制開關(guān)的兩端，至少一個儲能電容跨接在傳輸電壓的正極與負極之間。
[0007] 可選地，電流檢測電路中采用電阻、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、運算放大器、單片機、數(shù) 字信號處理、邏輯電路、現(xiàn)場可編程門陣列、復(fù)雜可編程邏輯器件。
[0010] 可選地，遠端控制器包括兩個或多個儲能電容，兩個或多個儲能電容跨接在控制 開關(guān)兩端的傳輸電壓的正極與負極之間。
[0011] 可選地，控制開關(guān)配置在遠端控制器與傳輸電纜相連接的兩個輸電端口之間，并 且控制開關(guān)在常態(tài)時閉合。
[0012] 另一方面，提出了一種電纜短路時防止越級保護方法，應(yīng)用于遠供電源系統(tǒng)中。
[0013] 其中，防止越級保護方法，包括以下步驟：
[0014] 設(shè)置各級遠端控制器的過流保護閥值相同，各級遠端控制器的過流保護動作具有 相同的反時限特性；
[0015] 當傳輸電纜發(fā)生短路時，各級遠端控制器的儲能電容提供額外電流，各級遠端控 制器的電流檢測電路檢測短路電流；
[0016] 最接近短路點的遠端控制器中的電流檢測電路檢測到的短路電流超出過流保護 閥值最多；
[0017] 最接近短路點的遠端控制器中控制開關(guān)斷開。
[0018] 其中，由于儲能電容提供額外電流，使得靠近短路點的遠端控制器的電流值高于 遠離短路點的遠端控制器的電流值。
[0019] 由上可知，根據(jù)本發(fā)明的遠供電源系統(tǒng)及電纜短路時防止越級保護方法，能夠在 遠供電源系統(tǒng)中的傳輸電纜發(fā)生單點短路時，減少越級保護發(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)明實施例的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的一個實施例。
[0024] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的又一實施例。
[0025] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的又一實施例。
[0026] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的又一實施例。
[0027] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的又一實施例。
[0028] 圖8為根據(jù)本發(fā)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的又一實施例。
[0029] 圖9為根據(jù)本發(fā)明的直流遠供電源系統(tǒng)中遠端控制器的電路實現(xiàn)圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發(fā) 明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實 施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031] 本發(fā)明旨在解決在現(xiàn)有的直流遠供電源系統(tǒng)中，當傳輸電纜發(fā)生單點短路時，所 導(dǎo)致的整個系統(tǒng)的用電設(shè)備停電以及如何消除發(fā)生越級保護現(xiàn)象的問題。
[0032]參見圖2,根據(jù)本發(fā)明的遠供電源系統(tǒng)包括兩個供電點，即第一供電點（供電點1) 和第二供電點（供電點2)。本發(fā)明的遠供電源系統(tǒng)正常運行時，該兩個供電點的局端電源 的輸出通過傳輸電纜及各個遠端控制器的控制開關(guān)并聯(lián)，且第一供電點和第二供電點均具 有為全部用電點（用電點1、用電點2、……用電點N，其中N大于等于2)供電的能力。應(yīng) 該理解，本文中的兩個供電點可以是部署在不同位置的兩臺電源設(shè)備，也可以是指同一臺 電源設(shè)備的兩個輸出端口。
[0033]可以理解，在兩個供電點之間具有至少兩個用電點。每個用電點包括遠端控制器、 遠端電源和用電設(shè)備，遠端控制器與遠端電源連接，遠端電源和用電設(shè)備連接。其中，遠端 控制器與傳輸電纜連接，并實時監(jiān)測流經(jīng)該段傳輸電纜的電流值。這里，遠端控制器與遠端 電源可以集成為一個部件。
[0034]具體而言，遠端控制器具有與傳輸電纜相連接的兩個輸電端口，該兩個輸電端口 之間配置有一個控制開關(guān)，該控制開關(guān)在常態(tài)時閉合，此時兩個輸電端口直接連通。也就 是說，兩個供電點的局端電源在常態(tài)時輸出經(jīng)由傳輸電纜并聯(lián)，共同為所有的用電點設(shè)備 供電。在控制開關(guān)兩端，各連接一個二極管，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，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)中的保護二極管等。此外，在遠端控制器中還配置有至少一個儲能電 容，該至少一個儲能電容跨接在傳輸電壓的正極與負極之間，其中該傳輸電壓均通過與遠 端控制器連接的傳輸電纜提供。
[0035] 當傳輸電纜中的某一點出現(xiàn)短路時，流經(jīng)該短路的傳輸電纜中的電流會瞬時升 高。于是，在遠端控制器的電流檢測電路監(jiān)測到流經(jīng)該傳輸電纜的電流值大于其過流保護 閾值時，則該遠端控制器中的控制電路指示控制開關(guān)斷開，從而實現(xiàn)故障隔離。雖然該遠 端控制器的控制開關(guān)斷開，但是由于遠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與第二供電點中的一個中獲得供電。例如，如