远供电源系统及电缆短路时防止越级保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力领域，特别地，涉及直流远供电源系统及电缆短路时防止越级保 护方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在通信行业、视频监控、铁路区间通信等领域大量使用直流远供电源系统。 现有的直流远供电源系统在组成点对多点链型分布供电网络时，通常是以局端电源为供电 点，通过传输电缆将局端电源输出的较高直流电压提供至各分布式远端电源，再由远端电 源将输入电压转换为用电设备适用电压而为用电设备供电，如图1所示。
[0003] 参见图1，在各用电点还配置了用于过流保护的断路器，断路器的过流保护动作值 逐级减小。一旦传输电缆上的任意一点发生短路故障，该短路点之后的各用电点均失去供 电。更严重的是，短路电流可能超过了多个级别的断路器的过流保护动作值，从而发生越级 保护，即该短路点之前的多个用电点也失去供电。此外，由于各个级别的断路器采用不同的 过流保护动作值，从而导致断路器的工程设计与施工非常复杂。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提出了一种远供电源系统及电缆短路时防止越级保护方 法，不但能够保障在传输电缆发生单点短路时用电设备的供电不受影响，而且消除越级保 护现象的发生。
[0005] 一方面，本申请一种远供电源系统，包括：两个供电点和至少两个用电点，其中每 个用电点包括远端控制器、远端电源和用电设备，并且远端控制器与远端电源连接、远端电 源和用电设备连接、远端控制器与传输电缆连接；两个供电点的局端电源的输出通过传输 电缆及各个远端控制器的控制开关并联。
[0006] 其中，远端控制器包括控制开关、控制电路、至少一个电流检测电路、两个隔离二 极管和至少一个储能电容，其中控制开关与至少一个电流检测电路均与控制电路连接，且 控制开关和至少一个电流检测电路分别配置在传输电压的正极或负极，两个隔离二极管分 别连接在控制开关的两端，至少一个储能电容跨接在传输电压的正极与负极之间。
[0007] 可选地，电流检测电路中采用电阻、霍尔电流传感器或电流互感器作为电流传感 器。
[0008] 可选地，控制开关采用以下开关器件之一或多种：金属-氧化层半导体场效晶体 管、绝缘栅双极型晶体管、半导体三极管、可控硅晶闸管、可关断晶闸管、集成门极换流晶闸 管、电子注入增强栅晶体管、MOS控制型晶闸管、双向可控硅、逆导晶闸管、CoolMOS、静态感 应晶体管、静电感应晶闸管、继电器、接触器。
[0009] 可选地，控制电路采用以下集成器件之一或多种：比较器、运算放大器、单片机、数 字信号处理、逻辑电路、现场可编程门阵列、复杂可编程逻辑器件。
[0010] 可选地，远端控制器包括两个或多个储能电容，两个或多个储能电容跨接在控制 开关两端的传输电压的正极与负极之间。
[0011] 可选地，控制开关配置在远端控制器与传输电缆相连接的两个输电端口之间，并 且控制开关在常态时闭合。
[0012] 另一方面，提出了一种电缆短路时防止越级保护方法，应用于远供电源系统中。
[0013] 其中，防止越级保护方法，包括以下步骤：
[0014] 设置各级远端控制器的过流保护阀值相同，各级远端控制器的过流保护动作具有 相同的反时限特性；
[0015] 当传输电缆发生短路时，各级远端控制器的储能电容提供额外电流，各级远端控 制器的电流检测电路检测短路电流；
[0016] 最接近短路点的远端控制器中的电流检测电路检测到的短路电流超出过流保护 阀值最多；
[0017] 最接近短路点的远端控制器中控制开关断开。
[0018] 其中，由于储能电容提供额外电流，使得靠近短路点的远端控制器的电流值高于 远离短路点的远端控制器的电流值。
[0019] 由上可知，根据本发明的远供电源系统及电缆短路时防止越级保护方法，能够在 远供电源系统中的传输电缆发生单点短路时，减少越级保护发生的概率，并且保障所有用 电设备的供电不受到影响。
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0021] 图1为现有的直流远供电源系统的电路结构图。
[0022] 图2为根据本发明的直流远供电源系统的电路结构图。
[0023] 图3为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的一个实施例。
[0024] 图4为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的又一实施例。
[0025] 图5为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的又一实施例。
[0026] 图6为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的又一实施例。
[0027] 图7为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的又一实施例。
[0028] 图8为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的又一实施例。
[0029] 图9为根据本发明的直流远供电源系统中远端控制器的电路实现图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实 施例，都应属于本发明保护的范围。
[0031] 本发明旨在解决在现有的直流远供电源系统中，当传输电缆发生单点短路时，所 导致的整个系统的用电设备停电以及如何消除发生越级保护现象的问题。
[0032]参见图2,根据本发明的远供电源系统包括两个供电点，即第一供电点（供电点1) 和第二供电点（供电点2)。本发明的远供电源系统正常运行时，该两个供电点的局端电源 的输出通过传输电缆及各个远端控制器的控制开关并联，且第一供电点和第二供电点均具 有为全部用电点（用电点1、用电点2、……用电点N，其中N大于等于2)供电的能力。应 该理解，本文中的两个供电点可以是部署在不同位置的两台电源设备，也可以是指同一台 电源设备的两个输出端口。
[0033]可以理解，在两个供电点之间具有至少两个用电点。每个用电点包括远端控制器、 远端电源和用电设备，远端控制器与远端电源连接，远端电源和用电设备连接。其中，远端 控制器与传输电缆连接，并实时监测流经该段传输电缆的电流值。这里，远端控制器与远端 电源可以集成为一个部件。
[0034]具体而言，远端控制器具有与传输电缆相连接的两个输电端口，该两个输电端口 之间配置有一个控制开关，该控制开关在常态时闭合，此时两个输电端口直接连通。也就 是说，两个供电点的局端电源在常态时输出经由传输电缆并联，共同为所有的用电点设备 供电。在控制开关两端，各连接一个二极管，组成"或"逻辑隔离二极管为本地输出口供电， 即在控制开关两端任意一端有电，本地输出口就有电。该隔离二极管既可使用独立二极 管，或者控制开关内部包含可用的二极管结构时，该隔离二极管也可使用开关器件内部的 二极管结构，例如金属-氧化层半导体场效晶体管（MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)器件的体二极管，绝缘栅双极型晶体管（IGBT，InsulatedGate BipolarTransistor)中的保护二极管等。此外，在远端控制器中还配置有至少一个储能电 容，该至少一个储能电容跨接在传输电压的正极与负极之间，其中该传输电压均通过与远 端控制器连接的传输电缆提供。
[0035] 当传输电缆中的某一点出现短路时，流经该短路的传输电缆中的电流会瞬时升 高。于是，在远端控制器的电流检测电路监测到流经该传输电缆的电流值大于其过流保护 阈值时，则该远端控制器中的控制电路指示控制开关断开，从而实现故障隔离。虽然该远 端控制器的控制开关断开，但是由于远端电源仍然通过隔离二极管、分别连接在控制开关 两侧的传输电缆中，因此仍可以从第一供电点与第二供电点中的一个中获得供电。例如，如