专利名称：用于电线的源装置、电扁平线系统及监控电扁平线的方法
技术领域：
本发明总体涉及与电配线结合使用的安全装置和系统，更具体地涉及与电扁平配线结合使用的安全装置和系统。
背景技术：
大多数家庭和商业建筑都利用电配线系统在整个建筑物中分配电力。通常，各个电配线系统分别输送15或30安培的120或240伏的信号，以提供用于照明系统，气候控制系统，各种用电设备及其他负载的电力。由于电线的贯穿或者由于较陈旧配线系统的损坏，每年都发生许多事故。根据Consumer Products Safety Commission (CPSC)(消费品安全委员会)在1997年发布的报告，家庭配线系统引起超过40，000起火灾，导致250人死亡并超过6. 7亿美元的财产损失。CPSC基于40，300起电路火灾的进一步研究显示，其中36%起源于所安装的配线，16%起源于缆线/插头。现今，电路断路器主要保护主要在固定配线中发生的某些过载及短路状态。通过断开电路的双金属片的缓慢发热引起断路器在指定时段之后跳闸来提供过载保护。流过双金属片的电流越大，使断路器跳闸花费的时间越短。可以通过磁性提供短路保护，即，高强度的电流可以使断路器即刻跳闸。磁性跳闸设定的下限可以由制造商确定，以使装置不会在发生高浪涌负载时误跳闸。电路断路器不保护可能发生在电配线系统内部的所有危险。因此，除了电路断路器之外，还有许多设计成用于电配线的其它安全装置。这些安全装置可以提供作为对于由电路断路器提供的任何保护的附加保护的二级保护，或者它们可以提供独立于由电路断路器提供的保护的一级保护。这些安全装置主要被设计成与常规的电线结合使用。如现今我们所公知的，常规的电线通常包含两根绝缘的圆形的内导线(例如，带电/中性的或者可通电/返回的导线)及非绝缘的接地导线(例如接地导线)，所有这些导线都在热塑性的外部绝缘体之内。中性的或返回的导线也可以称为接地导线。通常安装在电配线系统中的一种这样的安全装置是Ground Fault CircuitInterrupter (GFCI)(接地故障电路断流器)。GFCI测量流过常规电线的带电导线和中性导线的电流之间的差值。如果流过带电导线的电流和流过中性导线的电流之间的差值超过几个毫安，则推断电流经由某些其它路径泄漏至大地。这可能是因为例如与用电设备的底架发生短路，或者与接地引线或通过人发生短路。这些情形的任何一种都可能是危险的，于是GFCI跳闸而断开电路。通常安装在电配线系统中的另一种安全装置是Arc Fault Circuit Interrupter(AFCI)(电弧故障电路断流器)。AFCI将电子保护添加至由电路断路器提供的标准的热和磁保护。AFCI中的电路系统检测可能引起火灾的特定电弧。AFCI使用电子电路辨认电线上的电弧故障的电流和电压特性，并且在检测到故障时中断电路。每一种AFCI都具有被设计为检测特定类型的电弧故障的电路逻辑或许是控制逻辑。这些电弧故障对于AFCl被设计实现的配线类型是特定的。当前的AFCI被设计成与常规的导线系统结合使用以检测通常发生在常规导线系统内的电弧故障。许多电线安全装置的问题是它们被设计成与常规的三导线电线结合使用。当前的 安全装置不是被设计成在包括扁平电线的配线系统中使用。通过全文引用结合于本文中的美国专利申请No. 10/790, 055 (现在的美国专利No. 7，145,073)中描述了扁平电线和制造电线的方法。扁平电线被设计成能够安装在诸如墙壁，天花板或地板的表面上的表面安装配线系统。从而，扁平电线被设计成薄的及柔性的电线以允许它例如通过涂漆或用纸糊盖而被容易地隐藏。当前现有的安全装置并非特别地设计成与扁平电线结合使用，很多情况下还与扁平电线不兼容。从而，存在对于适合用于扁平电线的一种或多种安全装置的需求。
发明内容
本发明内容被提供为以简化的形式介绍在下文的详细说明中进一步描述的各个概念的选择而并不意欲限制权利要求的主题范围。本文公开了用于监控诸如电扁平线的导线的一个或多个误接，接线故障或异常状况的装置，系统及方法。根据本发明的一个方面，提供了一种用于电线的源装置，包括配置为连接线路侧电源并从所述线路侧电源接收电力信号的线路侧输入；配置为连接到电扁平线的扁平线连接，所述电扁平线包括多根导线；配置为控制向所述电扁平线上传送所述电力信号的至少一个继电器；和负载侧导线整合组件，配置为(i)控制向所述电扁平线的至少一根导线上传送至少一个测试信号，( )监控所述电扁平线的一根或多根其他导线上的一个或多个返回信号，(iii)至少部分地基于所述监控，判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联，和(iv)至少部分地基于所述判定，控制所述至少一个继电器的启动。根据本发明的另一个方面，提供了一种电扁平线系统，包括配置为耦接至线路侧电源的源装置，所述源装置包括主动安全装置和第一扁平线终端；包括第二扁平线终端的目的地装置；和电扁平线，该电扁平线具有耦接至所述第一扁平线终端的第一端和耦接至所述第二扁平线终端的第二端，所述电扁平线包括多根导线，其中，被结合进所述主动安全装置中的负载侧导线整合组件被配置为(i)向所述电扁平线的至少一根导线上传送至少一个测试信号，(ii)监控所述电扁平线的一根或多根其他导线上的一个或多个返回信号，
(iii)至少部分地基于所述监控判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联，和(iv)至少部分地基于所述判定控制从所述线路侧电源向所述电扁平线的电力信号的传送。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于监控电扁平线的方法，包括连接电扁平线和源装置，其中所述源装置被配置为控制所述电扁平线上的电力信号的提供；通过所述源装置中包括的负载侧导线整合组件向所述电扁平线的第一导线传送测试信号；通过所述负载侧整合组件监控所述电扁平线的一根或多根其他导线上的至少一个返回信号；通过所述负载侧整合组件至少部分地基于所述监控，判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联；和通过所述源装置至少部分地基于所述判定，控制所述电扁平线上的电力信号的提供。
总体上描述本发明之后，下文将参考附图，这些附图并非必须按比例绘制，其中图I是根据本发明的说明性实施例的包括Active Safety Device (ASD)(主动安全装置)的扁平线系统的示意图。 图2是根据本发明的说明性实施例的可以与ASD结合使用的多平面的，叠放的或者保护分层扁平线的剖面图。图3是根据本发明的说明性实施例的ASD的组件的框图。图4A是根据本发明的实施例的可以与ASD相关联的控制单元的框图。图4B是根据本发明的说明性实施例的图4A的控制单元的操作的示范性流程图。图5是根据本发明的实施例的可以被结合进ASD中的线路侧导线整合组件的示意图。图6是根据本发明的实施例的可以被结合进ASD中的线路侧导线整合组件的操作的示范性流程图。图7是根据本发明的说明性实施例的负载侧导线整合组件的总体操作的示范性流程图。图8是根据本发明的说明性实施例的可以由负载侧导线整合组件施加的基于电压或基于电流的测试信号的示范性时序图。图9A是根据本发明的实施例的可以被结合进ASD中的基于电压的负载侧导线整合组件的示意图。图9B是根据本发明的实施例的可以被结合进ASD中的基于电流的负载侧导线整合组件的示意图。图9C是根据本发明的实施例的在监控扁平线的误接和层间短路中使用测试继电器的基于电流的负载侧导线整合组件的示意图。图10是根据本发明的说明性实施例的负载侧导线整合组件的操作的示范性流程图。图11是根据本发明的说明性实施例的可以被结合进ASD中的另一个示范性负载侧导线整合组件的示意图。图12是根据本发明的说明性实施例的可以被结合进ASD中的另一个示范性负载侧导线整合组件的示意图。图13是根据本发明实施例的可以被用来测试在目的地模块的扁平线连接的电路的示意图。图14A-F是描绘钉子或图钉贯穿带电多平面扁平线的动态演变实例的剖面图。
图15是在图14A-14F中提供的钉子引起的扁平线贯穿期间存在的电压和电流波形的代表性曲线图。图16A-16D是描绘未通电多平面扁平线贯穿的动态演变实例的剖面图。图17A是根据本发明的说明性实施例的至电插口和扁平线的示范性源装置连接的示意图。图17B是根据本发明的说明性实施例的具有扩展器插口的ASD的示意图。图18是根据本发明的说明性实施例的包括监控连接到同一个目的地装置的两根扁平线的Active Safety Device (ASD)(主动安全装置)的扁平线系统的示意图。图19是根据本发明的一个方面的说明性实施例的由单个源装置103支持的串行配置的多目的地装置的示意图。图20是根据本发明的一个方面的说明性实施例的多个源装置形成监控室内多根扁平线的中心装置的系统的示意图。图21是根据本发明的一个方面的说明性实施例的由中央集线器监控的源装置的网络的不意图。
具体实施例方式下文将参照显示本发明的某些但不是全部实施例的附图更全面地对本发明进行描述。实际上，这些发明可以以许多不同的形式具体化并且不应被看作仅限于本文阐述的各个实施例，更确切地，所提供的这些实施例使本发明将满足可应用的法定要求。自始至终同样的标号指的是同样的元件。下文将参照根据本发明的实施例的系统，方法，设备和计算机程序产品的框图描述本发明。应该理解的是，框图中的每一个框以及框图中各个框的组合能够分别通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以被加载到通用计算机，专用计算机或其它可编程数据处理设备上以制成器件，以使在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令创建用于实现下文的说明中详细讨论的框图中的每一个框或者框图中的各个框的组合的功能的手段。这些能够指导计算机或其它可编程数据处理设备以具体的方式起作用的计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，以使存储在计算机可读存储器中的指令制成包括实现在一个框或多个框中指定的功能的指令手段的制品。计算机程序指令也可以被加载在计算机或其它可编程数据处理设备上以使将要在计算机或其它可编程设备上进行的一系列操作步骤生成计算机实现的处理，使在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个框或多个框中指定的功能的步骤。从而，框图的多个框支持用于进行指定功能的手段组合，用于进行指定功能的步骤和用于进行指定功能的程序指令手段的组合。应该理解的是，框图中的每一个框及框图中的各个框的组合能够通过进行指定功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。本发明可以通过在计算机的操作系统上运行的应用程序实现。本发明还可以与包 括掌上型装置，多处理器系统，基于微处理器的或可编程的消费电子产品，微型计算机，大型计算机等的其它计算机系统配置一起运作。
作为本发明的组件的应用程序可以包括实现某种抽象数据类型，进行某些任务，动作或任务的常规，程序，组件，数据结构等。在所分布的计算环境中，应用程序(完全或者部分地)可以位于本地存储器或其它存储器中。此外或者可替代地，应用程序(完全或者部分地)可以位于远程存储器中或者在由通过通信网络链接的远程处理装置执行任务的情形中便于实现本发明的存储装置中。下文将参照附图描述本发明的示范性实施例，其中在几个附图中自始至终同样的数字表示同样的元件。本发明公开了用于监控电线或电配线系统的误接及接线故障的系统和方法。Active Safety Device (ASD)(主动安全装置)可以被用来在电线通电之前,在电线通电期间以及电线通电之后在电线上进行测试。如果ASD在电线通电之前识别或检测到误接或接线故障，则可以阻止电线被通电。如果ASD在电线通电期间或之后识别或检测到误接或接线故障，则电线可以被断电。应该理解的是，ASD可以在许多不同类型的应用中被使用，诸如与商业和/或住宅的配线结合使用。作为实例，ASD可以被用来监控安装在家庭中或者位于商业的或工业场所的电配线。所监控的电配线可以是安装在建造时的位置或者重配线工程期间的位置的配线。·参照图1，图中显示了根据本发明的说明性实施例的扁平电线系统101中实现的Active Safety Device (ASD)(主动安全装置)100。扁平电线系统101可以包括源装置103，扁平线105，线路侧电源115，目的地装置117和负载侧目的地125。源装置103可以包括ASD100和源模块110。目的地装置117可以包括目的地模块120和扩展模块122。为了本发明的目的，如下文更详细的解释，ASD 100是根据本发明的包含反馈型和/或前瞻型安全组件，电路和/或电路系统的电安全装置，电路或模块。应该理解的是，在诸如某些商业实施例的某些实施例中，源装置103及其关联组件，电路系统和模块可以被指定作为ASD。虽然本文描述的说明性实施例与扁平电线有关，但是根据本发明的实施例的ASD 100基于本文公开的原理同样地可应用于常规的电配线，诸如包括细长圆柱形导线的电线。各种扁平线与根据本发明的实施例的ASD 100结合使用。扁平线105可以是扁平电线或其它的扁平线，诸如扬声器线，电话线，低压线，CATV线或下表面线。扁平线105通常将由多重扁平导线组成，这些多重扁平导线可以被配置为叠放的，多平面的或者保护分层的排列或者在同一个平面内具有导线的平行或共面的排列。此外，扁平线105的导线可以包含多重导电的相邻的或非绝缘的辅助层或扁平绞线。扁平线105也可以包含一根或多根光纤。可以根据本发明的ASD 100使用的扁平线的一个实例在题为"Electrical Wireand Method of Fabricating the Electrical Wire (电线和制造该电线的方法)〃的美国专利申请No. 10/790,055 (公开号US 2005/0042942)中描述，该专利申请通过全文引用结合在本文中。可以根据本发明的ASD 100使用的扁平线的其他实例包括但不限于在题为〃Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire (扁平的表面安装的多用途线)〃的美国专利 No. 5，804，768,题为 〃Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire (扁平的表面安装的多用途线)〃的美国专利 No. 6, 107, 577,题为"Flat Surface-Mounted Multi-PurposeWire (扁平的表面安装的多用途线)〃的美国专利No. 6，492，595，和题为"Non-uniformTransmission Line and Method of Fabricating the Same (非均勻传输线和制造非均勻传输线的方法)〃的美国专利No. 6，774，741中公开的扁平线，这些专利中揭示的内容通过全文引用而结合在本文中。
图2是根据本发明的说明性实施例的可以与ASD 100结合使用的多平面扁平线105的剖面图。图2的扁平线105可以是具有叠放导线的电扁平线。至少一根可通电导线205 (或带电导线)可以位于两根返回导线210，215之间，(或中性导线)以及两根返回导线201，215可以形成为使可通电导线205基本上被第一和第二返回导线210，215夹住。术语"基本上被夹住"可以用来表示可通电导线205在外物(例如，钉子，螺钉，钉书钉等)没有首先接触其中一根返回导线210，215的情况下不能被外物接触的状态。术语〃基本上被夹住〃不是必定意味着返回导线210，215完全围绕可通电导线205 (虽然这样的设计是可能的)。作为替代，该术语可以意指返回导线210，215之间的任何距离可以是小到足以合理地使外物不能在返回导线210，215之间移动，并且可通电导线205不接触一根或多根返回导线 210，215。继续参考图2，两根接地导线220，225可以被包括在扁平线105中。扁平线105的各个导线可以被组装成叠放的配置以使可通电导线205位于两根返回导线210，215之间，并且三导线的排列被夹在两根接地导线220，225之间。该配置可以被称为G-N-H-N-G配置。 此外，可以在扁平线105的每一根导线之间设置绝缘材料。绝缘材料可以阻止扁平线105的各个导线彼此接触并在扁平线105中产生短路。可通电导线绝缘材料230可以围绕可通电导线205并阻止可通电导线205与扁平线105的其它导线形成电接触。此外，返回导线绝缘材料235可以设置在返回导线210，215和相应的接地导线220，225之间以阻止第一返回导线210接触相应的第一接地导线220以及阻止第二返回导线215接触相应的第二接地导线225。接地导线绝缘体240可以设置为与第一接地导线220和第二接地导线225相对，并且接地导线绝缘体240可以阻止接地导线220，225接触扁平线105外的物体或表面。或者，扁平线105的每一根导线可以各自用绝缘材料包裹。在该替代的配置中，可通电导线绝缘材料230将设置在可通电导线205的两侧以将可通电导线205与返回导线210，215分隔。返回导线绝缘材料235将设置在每一根返回导线210，215的两侧以将返回导线210，215与可通电导线205和接地导线220，225分隔。接地导线绝缘材料240将设置在每一根接地导线220，225的两侧以将接地导线220，225与返回导线210，215和扁平线105外的任何物体或表面分隔，在该替代的配置中，两层绝缘材料设置在扁平线105的任何两根导线之间，借此减少扁平线105的导线之间发生短路的可能性。换句话说，当两根导线之间的绝缘材料中存在裂缝时，扁平线105的两根导线之间将存在短路。举例来说，如果只有一层绝缘材料设置在扁平线105的每一根导线之间，则如果设置在可通电导线205和一根返回导线210之间的绝缘材料中存在裂缝就可能发生短路。然而，如果扁平线105的每一根导线各自用绝缘材料包裹，则因为必须使裂缝存在于设置在两根导线之间的两层绝缘材料中，并且裂缝必须彼此对齐或者位于彼此非常靠近的位置，否则两根导线之间发生短路的可能性降低。举例来说，对于在可通电导线205和一根返回导线210之间发生的短路，裂缝必须存在于设置在两根导线之间的可通电导线绝缘材料230和返回导线绝缘材料235两者之中。此外，这些裂缝必须彼此对齐或者位于彼此非常靠近的位置。虽然图2中描绘的是五导线叠放扁平线，但应该理解的是，ASD 100可以被用来监控具有许多不同导线配置的扁平线。举例来说，ASD 100可以监控具有各式各样的叠放导线配置的扁平线。作为一个实例，ASD 100可以监控具有叠放配置的三导线扁平线。三导线扁平线可以包括基本上被第一和第二返回导线夹住的可通电导线，以及该三导线配置可以被称为N-H-N配置。此外，ASD 100可以监控包含导线的平行或共面排列的各种扁平线实施例。举例来说，ASD 100可以监控具有共面排列的三导线扁平线。三导线共面扁平线可以包括在同一个平面内以平行配置设置的可通电导线，返回导线和接地导线。返回参照图1，在扁平线系统101中，扁平线105可以通过源模块110连接至ASD100。源模块110可以与ASD 100实体分离，或者作为替代，源模块110可以整合进ASD 100中。源模块110可以用作扁平线105和ASD 100之间的机械的或机电的连接。扁平线105的各个导线可以在源模块110处终止。源模块110内部的终止点可以包括端子块，压接端子，插头和插座连接器，绝缘层取代连接器(IDC)，导线贯穿连接器(CPC)或者本领域的普通熟练技术人员了解的任何其它适合的电连接器。应该理解的是，一种或多种合适的检测装置可以被用来检验源模块110被连接至ASD 100和/或终止点被连接至源模块110。举例来说，接地引脚或插头可以通过源模块110和/或终止点延伸以检测源模块110和/或终止点的存在。作为另一个实例，可以使用光探测装置。此外，应该理解的是，可以利用各 种检测装置的组合。ASD 100也可以连接至线路侧电源115。线路侧电源115可以是包括来自电路盒的电源线，常规的壁内电线，扁平电线或任何其他能够传递电力的电线的任何标准电源。对于扁平线105分支电路的应用，线路侧电源115可以是典型的壁装式或壁内电源插座或电源插孔。通常，线路侧电源115将输送近似110-130VAC或者近似220-250VAC的电压。线路侧电源115可以与源装置103实体分离，或者作为替代，线路侧电源115可以整合进源装置103中。举例来说，如果常规的壁内电线直接连接至源装置103，则线路侧电源115将与源装置103实体分离。或者，在源装置103包括例如可以被插入标准电插座中的常规的三叉插头的情形中，线路侧电源115可以整合进源装置103中。仍然参照图I，扁平线105可以在源模块110和一个或多个目的地装置117之间创建连接。一个或多个目的地装置117可以包括目的地模块120和扩展模块122。非常类似于源模块110，目的地模块120可以用作扁平线105和目的地装置117之间的机械的或机电的连接。扁平线105的各个导线可以在目的地模块120处终止。源模块120内部的终止点可以包括端子块，压接端子，插头和插座连接器，绝缘层取代连接器(IDC),导线贯穿连接器(CPC)或者本领域的普通熟练技术人员了解的任何其它电连接器。扩展模块122可以被包括在目的地装置117中，并且扩展模块122可以用作目的地装置117和负载侧目的地125之间的机械的或机电的连接。负载侧目的地125可以包括电源插座或插孔，接线装置，端子块，安全组件，〃飞引线(fying lead) 〃或者本领域的普通熟练技术人员了解的任何其它负载侧连接。扩展模块122内部用于将负载侧目的地125连接至扩展模块122的终止点可以包括端子块，压接端子，插头和插座连接器，绝缘层取代连接器(IDC)，导线贯穿连接器(CPC)或者本领域的普通熟练技术人员了解的任何其它电连接器。本领域的熟练技术人员还应该理解的是，作为连接至扩展模块122的替代，负载侧目的地可以连接至目的地模块120。负载侧目的地125可以与目的地装置117实体分离，或者作为替代，负载侧目的地125可以整合进目的地装置117中。举例来说，如果诸如灯泡的电气装置直接连接至目的地装置117，则负载侧目的地125将与目的地装置117实体分离。或者，在目的地装置117包括例如一个或多个电插口的情形中，负载侧目的地125可以整合进目的地装置117中。目的地装置117可以包括任何数量的配置为接纳电插头的电插口。举例来说，目的地装置117可以包括一个，两个，三个或四个用作负载侧目的地125的插口。此外，如下文参照图18更详细的描述，扩展模块122可以被用来在目的地装置117和第二目的地装置之间创建机械的或机电的连接。在这样的实施例中，第二扁平线105可以例如连接至扩展模块122并用于在扩展模块122和第二目的地装置之间创建连接。扩展模块122内部的终止点可以包括端子块，压接端子，插头和插座连接器，绝缘层取代连接器(IDC)，导线贯穿连接器(CPC)或者本领域的普通熟练技术人员了解的任何其它电连接器。此外，如下文更详细的描述，目的地装置117可以能够通过源模块110在扁平线105上与ASD 100通信。如下文参照图15更详细的描述，目的地装置117也可以能够通过扩展模块122在第二扁平线105上与第二目的地装置通信。图3是根据本发明的说明性实施例的源装置103的组件的框图。ASD 100可以包括线路侧输入305，一个或多个继电器310，扁平线I/O接口 311，控制单元312和包括一个·或多个GFCI组件315，AMC组件320，过电流保护组件325，接地电流监控组件330，线路侧导线整合组件335和负载侧导线整合组件340的各个安全组件。ASD 100可以由电源供电，电源可以在线路侧输入305处连接至ASD 100。举例来说，线路侧电源115可以连接至ASD 100的线路侧输入305以将电力提供至ASD 100。进一步，一个或多个继电器310可以控制可以是电力信号的电信号从电源通过ASD 100至源模块110的流动。一个或多个继电器310中的每一个继电器例如可以是双极单掷(DPST)继电器。应该理解的是，ASD 100可以使用许多其它继电器，包括但不限于一个或多个单极单掷(SPST)继电器，一个或多个单极双掷(sroT)继电器，一个或多个单极换向或中心关闭继电器(SPC0)，一个或多个双极双掷继电器(DTOT)，或者一个或多个双极转换或中心关闭继电器(DPCO)。ASD 100可以包括单个(共同继电器或主继电器)继电器310或者它可以在ASD100内部的其它适合的配置中包括多重继电器。举例来说，ASD 100的每一个安全组件可以包括次要的或专用的继电器，或者作为替代，ASD 100的各个组件可以共用共同的主继电器310。作为另一个实例，可以为连接至源模块110的扁平线105的各个导线设置独立的继电器。举例来说，可以为可通电导线205设置第一继电器以及可以为返回导线201，215设置第二继电器。每一个继电器可以彼此独立启动，或者作为替代，可以连带地启动多个继电器。应该理解的是，ASD 100可以使用一个或多个继电器以向扁平线105上传送测试信号，而不需要将电力信号提供至扁平线105的可通电导线205。举例来说，如下文参照图11更详细的描述，第二继电器可以被用来向扁平线105的返回导线210，215上传送测试信号，然后ASD 100可以监控扁平线105的误接和/或接线故障。如果ASD 100确定在扁平线105上不存在误接和/或接线故障，则ASD 100可以利用第一继电器允许只向可通电导线105传送电力信号。在本发明中除非另有说明，为了简明的目的，将对包括用来控制向扁平线105的可通电导线105上传送电力信号的单继电器310的ASD 100作出参照。在具有也称为共同继电器或主继电器的单继电器310的说明性实施例中，ASD100可以将继电器310保持在打开位置或闭合位置。当将继电器310维持在闭合位置时，可以允许电力从线路侧电源115通过ASD 100流向源模块110。如图3所示，ASD电力线350可以包括在ASD 100中以将电力通过ASD 100从线路侧输入305输送至源模块110 ;然而，应该理解的是，电力能够通过ASD 100经由ASD电力线350之外的其他电路系统诸如通过ASD 100的各个单独的安全组件传播。为了简明的目的，本发明中包括ASD电力线350以方便理解本发明。然后来自源模块110的电力可以向扁平线105上传输并被传递至目的地模块 120。或者，当继电器310维持在打开位置时，不允许电信号从线路侧电源115通过ASD100流向源模块110。ASD 100可以有利地被配置为默认将继电器310维持在打开位置。通过默认为打开位置，ASD 100可以保证在扁平线系统101的全面通电或供能之前扁平线系统101中不存在故障。从而,无论何时ASD 100掉电,如果继电器310不是处于打开位置，则继电器310可以被切换到打开位置以允许ASD 100对扁平线系统101进行测试。根据本发明的一个方面，继电器310可以是零交叉电路的部件。或者，零交叉电路可以是控制单元312的部件，并且控制单元312可以从线路侧输入305接收诸如交流电力信号的电力信号，并将线圈控制信号(诸如120VAC，24VDC或12VDC信号)提供至继电器310。零交叉电路是检测处于或接近于对于每一个交流电半周期发生一次的零相位的交流电负载电压的电路。零交叉电路可以与继电器310的打开或闭合相关联地使用以便在接近输入信号的零相位的时间点辅助打开或闭合继电器310。零交叉电路可以在电压零交叉或电流零交叉时工作。当进行主继电器310的零交叉接触闭合或断开时，零交叉电路可以考虑与继电器310关联的固有的接通和切断延迟。由于许多国家典型的电力系统以60周每秒或赫兹(Hz)运行，因此近似每8. 3毫秒(ms)发生一次零交叉。举例来说，典型的继电器310可以具有5毫秒的启动时间(闭合时间)及3毫秒的断开时间(打开时间)。在该实例中，对于零交叉接通，在输入信号的上一次零交叉之后继电器线圈必须供能3. 3ms (或者8. 3ms周期时间一 5ms启动时间)以产生继电器310在输入信号的下一次零交叉处的接触闭合(启动)。同样地，在相同的实例中，在上一次零交叉之后继电器线圈必须不供能5. 3ms (或者
8.3ms周期时间一 3ms断开时间)以产生在输入信号的下一次零交叉处的接触断开(去启动或打开)。从而，一旦继电器310闭合，来自ASD 100的电力向扁平线105上的输出将尽快启动。此外，来自线路侧115的输入波形将与越过扁平线105的输出波形尽可能接近地匹配，意味着较少能量在ASD 100和源模块110电路系统中耗散。ASD100进行继电器310的零交叉接通或切断的能力可以延长继电器310中的接触点的使用寿命，限制接触点电弧骤发效应，限制电磁发射以及限制从继电器310传导的电噪声。根据本发明的另一个方面，应该理解的是，继电器310可以在一个短时段中被启动，在该短时段中可以在扁平线105上进行测试。举例来说，继电器310可以在一个时间段中被启动，这一时间段小于或近似等于通常的电力周期的一半所花费的时间。如下文参照图9，11和12更详细的说明，ASD 100可以在继电器310的启动期间测试扁平线105的一根或多根导线。根据本发明的另一个方面，ASD 100可以能够检测继电器310中的缓慢切断(即粘着)接触点。ASD 100的控制单元312可以用计数器或者其它定时装置监控继电器310的接触点断开时间。控制单元312可以直接监控继电器310的断开时间，或者控制单元312可以通过从扁平线I/O接口 311接收信息来监控继电器310的断开时间。通过监控继电器310·的断开时间，控制单元312可以检测继电器310的缓慢切断时间。为了预防性维护的目的，ASD 100可以向用户发出这些缓慢切断接触点的警告以使ASD 100可以得到维修或更换。ASD 100可以以许多种方式警告用户。警告用户的一种可能的方法是触发ASD 100外部的LED，该方法将警告用户潜在的主继电器的接触点问题。另一个警告用户的方法是从ASD100向另一个ASD 100，中央集线器或控制面板或者其它装置传输信息，如下文参照图16-17更详细的解释。根据本发明的另一个方面，ASD 100可以包括控制单元312。控制单元312可以控制ASD 100的各个安全组件。或者，ASD 100的每一个单独的安全组件可以包括它自有的控制单元，或者ASD 100的各个组件可以共用各个控制单元。控制单元312可以包含一个或多个微控制器和诸如电阻，二极 管，电容器和晶体的关联组件，或者作为替代，控制单元312可以是用于控制电子电路的任何其它适合的装置和关联的电路系统，包括但不限于微处理器，一个或多个可编程序逻辑阵列，状态机器，微型计算机或通用计算机以及任何关联的固件和软件。应该理解的是，许多不同类型的控制单元可以被结合进ASD 100，与ASD100相关联或者与ASD 100通信。应该进一步理解的是,控制单元可以包括任何数量的处理器。控制单元也可以在ASD 100外部和/或其位置相对于ASD 100远程，并且控制单元可以经由诸如有线网络连接和无线网络连接的适合的网络连接与ASD 100的组件通信。根据本发明的一个方面，控制单元312可以被配置为或者可操作性地存储与ASD100的操作相关联的各种类型的数据。该数据可以包括与ASD 100的各个安全组件的操作相关联的数据。此外，该数据可以包括根据ASD 100的各个安全组件的操作监控扁平线105时已经取得的测量数据。该数据也可以包括与ASD 100和ASD 100的各个安全组件的操作相关联的一个或多个计数器。举例来说，该数据可以包括若干计数器，该计数器计数ASD100和/或ASD 100的各个安全组件已经辨认出由ASD 100监控的扁平线上的误接或接线故障。所存储的数据可以在ASD 100后续的操作期间使用。举例来说，与ASD 100的安全组件的操作相关联存储的数据可以在以后与ASD 100的安全组件的操作和/或ASD 100的各个其它安全组件(或控制单元312)的操作相关联地使用。应该理解的是，ASD 100或与ASD100相关联的一个或多个存储装置可以存储各式各样的数据。ASD 100可以存储的数据项目包括但不限于如下表I所列的项目
权利要求
1.一种用于电线的源装置，其特征在于，所述源装置包括 配置为连接线路侧电源并从所述线路侧电源接收电力信号的线路侧输入； 配置为连接到电扁平线的扁平线连接，所述电扁平线包括多根导线； 配置为控制向所述电扁平线上传送所述电力信号的至少一个继电器；和负载侧导线整合组件，配置为α)控制向所述电扁平线的至少一根导线上传送至少一个测试信号，(ii)监控所述电扁平线的一根或多根其他导线上的一个或多个返回信号，(iii)至少部分地基于所述监控，判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联，和(iv)至少部分地基于所述判定，控制所述至少一个继电器的启动。
2.如权利要求I所述的源装置，其特征在于，所述电扁平线包括以叠放的配置而设置的至少一根可通电导线、至少一根返回导线和至少一根接地导线。
3.如权利要求I所述的源装置，其特征在于，所述电扁平线包括成叠放配置的可通电导线和两根返回导线，所述两根返回导线被形成在所述可通电导线相对侧，并且所述源装置进一步包括 配置为传送所述至少一个测试信号的至少一个激励组件；和 配置为接收所述一个或多个返回信号的至少一个传感组件。
4.如权利要求3所述的源装置，其特征在于，所述至少一个激励组件以及所述至少一个传感组件包括单个组件。
5.如权利要求3所述的源装置，其特征在于，所述至少一个激励组件包括至少一个控制向所述至少一根导线提供电流限制信号的继电器。
6.如权利要求3所述的源装置，其特征在于， 目的地装置位于所述电扁平线的末端，为了测试所述电扁平线，所述目的地装置被配置成在两根返回导线之间形成电连接； 所述至少一个激励组件被配置为向第一返回导线上传送所述测试信号； 所述至少一个传感组件被配置为监控所述可通电导线上的返回信号；和所述负载侧导线整合组件被配置为至少部分地基于所述可通电导线上的返回信号的检测来识别接线故障或误接。
7.如权利要求I所述的源装置，其特征在于，目的地装置位于所述电扁平线的末端，所述目的地装置被配置成在所述多根导线中的两根导线之间形成电连接， 其中，所述目的地装置包括用于将电负载与所述电扁平线隔离适于测试所述电扁平线的时间段的延时继电器。
8.如权利要求I所述的源装置，其特征在于，所述至少一个测试信号在所述电扁平线通电之前被传送到所述至少一根导线上。
9.如权利要求I所述的源装置，其特征在于，所述负载侧导线整合组件被进一步配置为(i)启动所述至少一个继电器以便于向所述电扁平线上传送所述电力信号，(ii)监控所述电扁平线的一根或多根导线，(iii)至少部分地基于所述监控，识别接线故障或异常状态，和(iv)至少部分地基于所述识别，打开所述至少一个继电器。
10.如权利要求9所述的源装置，其特征在于，被识别的所述接线故障或异常状态包括以下中的至少一个(i)在所述电扁平线的至少一根接地导线上的被识别的电流信号，(ii)在所述电扁平线的可通电导线上的超过预定的阈值的被识别的电流信号，(iii)所述电扁平线的可通电导线和所述电扁平线的至少一根返回导线之间的超过预定的阈值的被识别的电流差值，和(iv)被识别的起弧事件。
11.一种电扁平线系统，其特征在于，所述电扁平线系统包括 配置为耦接至线路侧电源的源装置，所述源装置包括主动安全装置和第一扁平线终端; 包括第二扁平线终端的目的地装置；和 电扁平线，该电扁平线具有耦接至所述第一扁平线终端的第一端和耦接至所述第二扁平线终端的第二端，所述电扁平线包括多根导线， 其中，被结合进所述主动安全装置中的负载侧导线整合组件被配置为(i)向所述电扁平线的至少一根导线上传送至少一个测试信号，(ii)监控所述电扁平线的一根或多根其他导线上的一个或多个返回信号，(iii)至少部分地基于所述监控判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联，和(iv)至少部分地基于所述判定控制从所述线路侧电源向所述电扁平线的电力信号的传送。
12.如权利要求11所述的电扁平线系统，其特征在于，所述电扁平线包括以叠放的配置而设置的至少一根可通电的导体、至少一根返回的导线和至少一根接地导线。
13.如权利要求11所述的电扁平线系统，其特征在于 所述电扁平线包括成叠放的配置的可通电导线和两根返回导线，所述两根返回导线被形成在所述可通电导线相对侧，和 所述主动安全装置包括(i )配置为传送所述至少一个测试信号的至少一个激励组件和(ii)配置为接收所述一个或多个返回信号的至少一个传感组件。
14.如权利要求13所述的电扁平线系统，其特征在于 为了测试所述电扁平线，所述目的地装置被配置为在所述两根返回导线之间形成电连接， 所述至少一个激励组件被配置为向第一返回导线上传送所述测试信号， 所述至少一个传感组件被配置为监控所述可通电导线上的返回信号，和所述负载侧导线整合组件被配置为至少部分地基于所述可通电导线上的返回信号的检测来识别接线故障或误接。
15.如权利要求11所述的电扁平线系统，其特征在于，在从所述线路侧电源向所述电扁平线传送电力信号之前，所述至少一个测试信号就被传送到所述一根导线上。
16.如权利要求11所述的电扁平线系统，其特征在于，所述负载侧导线整合组件装置进一步被配置为(i)控制向所述电扁平线上传送所述电力信号，(ii)监控所述电扁平线的一根或多根导线，(iii )至少部分地基于所述监控识别接线故障或异常状态，和(iv)至少部分地基于所述识别，通过停止向所述电扁平线上传送所述电力信号来将所述电扁平线断电。
17.如权利要求16所述的电扁平线系统，其特征在于，被识别的所述接线故障或异常状态包括以下中的至少一个(i)在所述电扁平线的至少一根接地导线上的被识别的电流信号，(ii)在所述电扁平线的可通电导线上的超过预定的阈值的被识别的电流信号，(iii)所述电扁平线的可通电导线和所述电扁平线的至少一根返回导线之间的超过预定的阈值的被识别的电流差值，和(iv)被识别的起弧事件。
18.一种用于监控电扁平线的方法，其特征在于，所述方法包括 连接电扁平线和源装置，其中所述源装置被配置为控制所述电扁平线上的电力信号的提供； 通过所述源装置中包括的负载侧导线整合组件向所述电扁平线的第一导线传送测试信号; 通过所述负载侧整合组件监控所述电扁平线的一根或多根其他导线上的至少一个返回信号； 通过所述负载侧整合组件至少部分地基于所述监控，判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联；和 通过所述源装置至少部分地基于所述判定，控制所述电扁平线上的电力信号的提供。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，连接电扁平线包括连接包括以叠放的配置而设置的至少一根可通电导线、至少一根返回导线和至少一根接地导线的电扁平线。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，其中 连接电扁平线包括连接包含成叠放配置的可通电的导线和两根返回导线的电扁平线，所述两根返回导线被形成在所述可通电的导线相对侧， 传送测试信号包括利用至少一个激励组件传送测试信号，和 监控一根或多根其他导线包括利用至少一个传感组件监控。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，进一步地包括 为了测试所述电扁平线，提供被配置为在所述两根返回导线之间形成电连接目的地装置， 其中向第一导线传送测试信号包括向第一返回导线传送测试信号， 其中监控一根或多根其他导线上至少一个返回信号包括监控所述可通电导线上的返回信号，和 其中判定误接或接线故障是否与所述电扁平线相关联包括至少部分地基于所述可通电导线上返回信号的检测来识别误接或接线故障。
22.如权利要求18中所述的方法，其特征在于，传送测试信号包括在向所述电扁平线上提供所述电力信号之前传送测试信号。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步地包括 通过所述源装置控制向所述电扁平线上传送所述电力信号； 通过所述源装置监控所述电扁平线的一根或多根导线； 通过所述源装置至少部分地基于所述监控，识别与所述电扁平线相关联的接线故障或异常状态；和 通过所述源装置至少部分地基于所述识别，通过停止向所述电扁平线传送所述电力信号来将所述电扁平线断电。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，识别接线故障或异常状态包括识别以下中的至少一个(i)在所述电扁平线的至少一根接地导线上的被识别的电流信号，(ii)在所述电扁平线的可通电的导线上的超过预定的阈值的被识别的电流信号，(iii)所述电扁平线的可通电导线和所述电扁平线的至少一根返回导线之间的超过预定的阈值的被识别的电流差值，和(iv)被识别的起弧事件。
全文摘要
本发明提供用于电线的源装置、电扁平线系统及监控电扁平线的方法。用于电线的源装置包括配置为连接线路侧电源并从线路侧电源接收电力信号的线路侧输入；配置为连接到电扁平线的扁平线连接，电扁平线包括多根导线；配置为控制向电扁平线上传送电力信号的至少一个继电器；和负载侧导线整合组件，配置为(i)控制向电扁平线的至少一根导线上传送至少一个测试信号，(ii)监控电扁平线的一根或多根其他导线上的一个或多个返回信号，(iii)至少部分地基于监控，判定误接或接线故障是否与电扁平线相关联，和(iv)至少部分地基于判定，控制至少一个继电器的启动。
文档编号H02H11/00GK102916422SQ20121034979
公开日2013年2月6日 申请日期2007年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者罗伯特·杰伊·赛克斯顿, 弗雷德·莱恩·马丁, 詹姆斯·赫尔曼·佩斯 申请人:新电缆有限公司