CN1889622A - 远端供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远端供电系统，其中远端受电设备侧包括与负载串联的开关单元；用于控制开关单元进行周期闭合/断开处理的第一控制单元；中心局端供电设备侧包括用于对用户线电流进行采样的电流采样单元；用于存储基准电流的存储单元；用于对电流采样单元的采样电流值和基准电流存储单元存储的基准电流值进行比较的比较单元；用于对中心局端输入电压进行变换处理后通过用户线传送到远端受电设备的电源变换单元；用于读取比较单元的比较结果，并在所述开关单元在闭合/断开处理的一个周期内始终读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值时，控制电源变换单元关闭输出电压的第二控制单元。本发明可确保搭接人员生命安全。

Description

远端供电系统

技术领域

本发明涉及远端供电技术，尤其涉及一种远端供电系统。

背景技术

随着通信服务需求的不断增长，要求通信设备具备很广的覆盖面，例如有很多通信设备(如终端设备)就安装在靠近用户端的楼道或户外。由于诸多通信设备在地理位置上具有较广的覆盖面，所以很难实现对各个通信设备所在的地理位置环境进行控制，例如要获知各个通信设备的用电情况就会比较困难，特别是在远端通信设备处于偏远地区，而经常由于这些地区电力不足而导致需要经常停电的情况下，如果不能及时获知通信设备的用电情况，可能将导致通信设备长时间处于断电状态，由此将会直接影响到通信服务质量。

以往，解决上述问题的方式通常是在覆盖面较广的各个通信设备上分别安装蓄电池，在断电时依靠蓄电池储存的电能来保持通信设备的正常工作。但是由于蓄电池的可靠性比较低，需要经常进行维护，这样当各个通信设备安装地点十分分散时，将造成运营商为维护配置给各个通信设备的蓄电池而带来较高的维护成本。

基于上述问题，现有技术提出了远端供电的技术方案，以通过远端供电技术实现由中心局端供电设备为远端通信设备提供电源，从而实现了对远端通信设备的用电状态进行很好的控制，并提高了远供电源的稳定性和可维护性，降低了运营商为维护供电稳定性所需消耗的维护成本，正是基于这些优点使得远端供电技术在越来越多的网络产品中获得了应用。

如图1所示为远端供电技术所应用在的远端供电系统的结构组成示意图，其中在该图中，中心局端供电设备10对中心局端输入的电源进行电压变换处理，以变换成为适合于远端通信设备所需使用的电压值，然后通过用户线30(双绞线或者同轴电缆等)传送给远端受电设备20。

如图2所示为远端供电系统的主要工作原理示意图，在该图中，中心局端供电设备10中设置有电源变换电路101，用于将中心局端输入的电压变换成为远端通信设备所需要的电压，一般为直流电压；然后中心局端供电设备10将变换处理后的电源通过若干对用户线30传送给远端受电设备20；远端受电设备20内部也设置有电源变换电路201，用于将从用户线30上接收的电压变换成为各个通信设备可用的电压值输出给各个通信设备。其中在传送电源的多对用户线30中，可以同时使用一对或多对用户线30传送一个电源极性，如正极或负极；也可以使用每对用户线30分别进行传送电源正极和负极。

但是在目前的远端供电系统中，中心局端供电设备并不能从远端就能获知是否有人搭接在用于传送远供电源的用户线的高压两极上，因此也就不能及时采取关闭输出电源的方式来对搭接在用户线高压两极上的人员生命进行保护，所以现有远端供电系统并不能很好的保证人身安全问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提出一种可以及时检测是否有人搭接在用户线高压两极，并确保搭接人员生命安全的远端供电系统。

为解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种远端供电系统，包括由用户线连接的中心局端供电设备和远端受电设备，其中：

远端受电设备侧包括：

与负载串联的开关单元；

与所述开关单元连接的第一控制单元，用于控制开关单元进行周期闭合/断开处理；

中心局端供电设备侧包括：

电流采样单元，用于对用户线上的电流进行采样；

基准电流存储单元，用于存储设定的基准电流值；

分别与电流采样单元和基准电流存储单元连接的比较单元，用于对电流采样单元的采样电流值和基准电流存储单元存储的基准电流值进行比较；

电源变换单元，用于对中心局端输入电压进行变换处理后通过用户线传送到远端受电设备；

分别与比较单元和电源变换单元连接的第二控制单元，用于读取比较单元的比较结果，并在所述开关单元在闭合/断开处理的一个周期内始终读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值时，控制电源变换单元关闭输出电压。

其中所述远端受电设备侧还包括与负载并联的断电保护单元，用于在所述开关单元处于断开状态期间，利用在所述开关单元处于闭合状态期间积累的电能为负载供电。

其中所述第二控制单元具体包括：

与比较单元连接的读取子单元，用于读取比较单元的比较结果；

与读取子单元连接的周期触发子单元，用于周期触发读取子单元读取比较单元的比较结果。

其中所述第一控制单元具体包括：

同步信号生成子单元，用于在控制开关单元处于断开状态时，生成一个同步信号；

与同步信号生成子单元连接的同步信号发送子单元，用于分别将同步信号生成子单元生成的每个同步信号通过用户线耦合传送给第二控制单元；

所述第二控制单元具体包括：

与比较单元连接的读取子单元，用于读取比较单元的比较结果；

与读取子单元连接的同步信号接收子单元，用于在每次接收到同步信号发送子单元发来的同步信号时，触发读取子单元开始读取比较单元的比较结果。

其中所述读取子单元周期的读取比较单元的比较结果，并在连续3个周期读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值时，控制电源变换单元关闭输出电压。

其中所述负载为通信设备组。所述开关单元为MOS管、继电器或可控硅。

其中所述比较单元为比较器；所述采样电流值由所述比较器的正极输入，所述基准电流值由所述比较器的负极输入；

所述比较器在比较得出采样电流值大于等于基准电流值时输出高电平，及在比较得出采样电流值小于基准电流值时输出低电平。

其中所述断电保护单元为电容。

其中所述基准电流存储单元存储的基准电流值为50mA。

本发明能够达到的有益效果如下：

本发明通过在远端供电系统中的远端受电设备侧设置与负载串联的开关单元，由第一控制单元控制该开关单元以周期规律进行闭合/断开处理，如果中心局端供电设备能够在连续N次(N通常取值为3)总是检测到从用户线上采样得到的采样电流值始终大于等于预先设置的基准电流值(该基准电流值为人体正常能够承受的电流值，满足IEC60950标准的规定，一般可以设置为50mA)时，则控制电源变换单元关闭电压输出，从而可以及时检测到远端用户线的高压两极上是否存在有人搭接的情况，并能够及时准确的做出是否需要关闭电源输出的判断，从而可以达到确保搭接人员生命安全的目的。

附图说明

图1为远端供电技术所应用在的远端供电系统的结构组成示意图；

图2为远端供电系统的主要工作原理示意图；

图3为本发明远端供电系统的主要组成结构示意图；

图4为本发明远端供电系统的具体实施例组成结构示意图；

图5为本发明中MOS管的工作开关周期时间示意图。

具体实施方式

本发明远端供电系统提出的目的在于提供一种可以应用于电源远供方案中检测是否有人搭接、并及时做出正确判断以关闭电源输出的系统，即中心局端供电设备侧可以通过判断是否有人体搭接在用户线高压两极上，以向后台监控中心上报相应的告警信息并关闭输出电压，从而使得能够确保搭接人员的人身安全。其中本发明方案需要在远端供电系统中的远端受电设备侧和中心局端供电设备侧分别进行改进，以完成上述发明目的。

下面将结合各个附图对本发明远端供电系统的具体实现原理及其具体实施方式进行详细的阐述。请参照图3，该图是本发明远端供电系统的主要组成结构示意图，如该图所示，本发明远端供电系统需要在远端受电设备20侧和中心局端供电设备10侧分别进行改进，其中在远端受电设备20侧设置有开关单元202、第一控制单元204和断电保护单元206；与远端受电设备20侧通过用户线30连接的中心局端供电设备10侧设置有电流采样单元102、基准电流存储单元104、比较单元106、电源变换单元108和第二控制单元110；其中各个组成单元的作用及其相互之间的连接关系具体如下：

与负载40串联的开关单元202，其中负载40可以为受电的通信设备组，而这里的开关单元202可以为MOS管，也可以为继电器或为可控硅等电器元件；

与上述开关单元202连接的第一控制单元204，用于预先设置周期触发时间，并根据预先设置的周期触发时间，在到达每个触发时间时，触发开关单元202进行周期地闭合/断开处理；其中为保证为负载40提供可靠的电源供给，这里应该设置控制开关单元202闭合处理的周期时间应该远大于断开处理的周期时间，且断开时间应小于断电保护单元206能持续供电的时间。如可以将闭合处理的周期时间设置为45ms，将断开处理的周期时间设置为5ms；

电流采样单元102，用于对用户线30(双绞线或同轴电缆)上的电流进行采样处理；其中电流采样单元102需要频繁的对用户线30上流经的电流进行采样处理；

基准电流存储单元104，用于预先存储一个人体能够承受的基准电流值，需要根据对多数普通人体能够承受的电流值进行统计，确定一个满足于IEC60950标准的电流值，通常情况下可以设置基准电流值为50mA；

分别与电流采样单元102和基准电流存储单元104连接的比较单元106，用于对电流采样单元102采样处理得到的采样电流值和基准电流存储单元104存储的基准电流值进行比较；其中比较单元106可以采用比较器电器元件，并将电流采样电路102采样处理得到的采样电流值由该比较器的正极(“+”)输入，并将基准电流存储单元104存储的基准电流值由该比较器的负极(“-”)输入；当比较器在比较得出采样电流值大于等于基准电流值时将输出高电平“1”，及在比较得出采样电流值小于基准电流值时将输出低电平“0”。

电源变换单元108，用于对中心局端输入的电压进行变换处理后通过用户线30传送到远端受电设备20；

分别与比较单元106和电源变换单元108连接的第二控制单元110，用于读取比较单元106的比较结果，并如果在所述开关单元202在闭合/断开处理的一个周期时间内始终都读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值时，则立即控制电源变换单元108关闭输出电压。

并且，其中第二控制单元110可以采取两种不同的读取规则有规律地对比较单元106的比较结果进行读取，其中第一种方式为在第二控制单元110中分别设置读取子单元和周期触发子单元，其中：

读取子单元，与比较单元106连接，用于读取比较单元的比较结果；

周期触发子单元，与读取子单元连接，用于周期地触发读取子单元读取比较单元106的比较结果。从而可以实现第二控制单元110能够以周期规律对比较单元106的比较结果进行读取，其中为了确保搭接人员的生命安全，应该保证周期触发子单元周期触发读取子单元对比较单元106的比较结果进行读取的周期时间要远远小于第一控制单元204控制开关单元202进行周期闭合/断开处理的周期时间，例如第一控制单元204设置的控制开关单元202进行周期闭合/断开处理的周期时间为50ms，则周期触发子单元设置的周期触发时间应该远远小于50ms，如可以设置为1ms。

第二种方式为在第一控制单元204中分别设置同步信号生成子单元和同步信号发送子单元，并在第二控制单元110中分别设置读取子单元和同步信号接收子单元，其中：

同步信号生成子单元，用于在第一控制单元204控制开关单元202处于断开状态内，生成一个同步信号；

与同步信号生成子单元连接的同步信号发送子单元，用于分别将同步信号生成子单元生成的每个同步信号依次通过用户线30耦合传送给第二控制单元110；

与比较单元106连接的读取子单元，用于读取比较单元106的比较结果；

与读取子单元连接的同步信号接收子单元，用于在每次接收到同步信号发送子单元发来的同步信号时，就触发读取子单元开始读取比较单元106的比较结果。

其中可以进而设置读取子单元以周期规律对比较单元106的比较结果进行读取(其中这里的周期规则所规定的周期时间也要求要远小于开关单元202闭合/断开处理的周期时间)，并进而设置在连续3个周期内都读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值(即在所述开关单元202在断开状态的时间段内有3个周期读取到比较结果都为采样电流值大于等于基准电流值)时，就控制电源变换单元108关闭输出电压。

其中在远端受电设备20中，为了保证开关单元202在断开期间，还能为负载40提供额外的电源供给，可以为负载40并联一个断电保护单元206，以用于在开关单元202处于断开状态期间，利用在开关单元202处于闭合状态期间积累的电能为负载40来供电；如为了实现上述这个功能，就可以设置由电容来实现断电保护单元206的功能。

请参照图4，该图是本发明远端供电系统的具体实施例组成结构示意图，如该图所示的实施例组成结构中，使用MOS管2021来实现开关单元202的功能，CPU 2041来完成控制单元204的功能，电容2061来实现断电保护单元2061的功能；及使用比较器1061来完成比较单元106的功能，CPU 1101来完成第二控制单元110的功能；其中：

在远端受电设备20中，为负载40串联一个MOS管2021工作在开关状态；其中MOS管2021按一定周期对负载40进行电流切断处理，其中MOS管2021是在CPU 2041的控制作用下对负载40进行周期地切断电流处理的；MOS管的工作开关周期时间示意图请参照图5所示，在MOS管2021的切断期间依靠在MOS管2021闭合期间电容2061中积累下来的电能为负载40供电。

如图5所示，如果在用户线远端高压两极上没有发生人体搭接情况时，在MOS管2021的开关周期内(Ton+Toff，通常可以设置Ton为45ms，Toff为5ms)，中心局端在用户线30上采样得到的采样电流值有一段时间是为零的(即在Toff时间内)；如果在用户线远端高压两极上发生人体搭接情况时，在MOS管2021的开关周期内(Ton+Toff)，中心局端在用户线30上采样得到的采样电流值将始终不为零；由此，中心局端如果在MOS管2021处于切断状态时的Toff时间内也能检测到有超过人体基准电流的电流值时，则可以判断在远端有人搭接在用户线的高压两极上，其中检测过程为：中心局端供电设备10通过设置在用户线30上电流采样单元102对用户线30上流经的电流进行采样，并由比较器1061对电流采样单元102采样得到的采样电流值和预先设置的基准电流值进行比较，比较器1061在比较得到采样电流值大于等于预先设置的基准电流值时，输出高电平“1”，并在比较得到采样电流值小于预先设置的基准电流值时，输出低电平“0”，CPU 1101如果在MOS管2021的一个闭合/断开处理周期时间内(Ton+Toff)始终都能在比较器1061中读取到高电平“1”值时，则可以判断出无论远端MOS管2021处于闭合工作状态还是处于切断工作状态时，用户线30上流经的电流值始终都高于人体能够承受的基准电流值，即得出结论有人搭接，于是CPU 1101控制电源变换单元108关闭电压输出，以保护搭接人员的生命安全。

由于中心局端供电设备10中的CPU 1101并不能得知远端受电设备20中的MOS管2021在何时发生切断处理，所以要确切检测出是否有人体搭接情况发生时，就需要通过逻辑判断或者增加同步信号来解决，下面分别介绍这两种处理方案：

1、逻辑判断方案：中心局端供电设备10中的电流采样单元102在整个周期(Ton+Toff)时间内频繁地进行电流采样，并在CPU 1101中预设一个周期时间T，CPU 1101在每个周期时间T去比较器1061中读取一次比较结果，若在整个MOS管2021的开关周期时间(Ton+Toff)段内都读到采样电流值超过基准电流值的比较结果，则可以判定有人体搭接情况。

2、同步信号方案：在中心局端供电设备10和远端受电设备20之间做一个同步信号，该同步信号由远端受电设备20中的CPU 2041产生，以设定的一个频率传送给中心局端供电设备10中的CPU 1101，其同步信号的传送频率对应的周期时间应远小于MOS管2021切断处理的时间Toff。即在远端受电设备20中的MOS管2021处于切断负载状态时，CPU 2041传送一个同步信号给中心局端供电设备10中的CPU 1101，CPU 1101接收到同步信号后以周期时间T去比较器1061中读取采样电流值与预设的基准电流值的比较结果。如果在连续3个周期时间T读取到的结果都是采样电流值高于基准电流值，则可以判定有人体搭接情况。

综上可见，本发明提出的远端供电系统能够可靠的保护人身安全，即能够通过简单的电路设计实现精确、快速的检测是否发生人体搭接情况，并作出及时的切断远供电源处理，较好的保护了人身安全。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种远端供电系统，包括由用户线连接的中心局端供电设备和远端受电设备，其中：

远端受电设备侧包括：

与负载串联的开关单元；

与所述开关单元连接的第一控制单元，用于控制开关单元进行周期闭合/断开处理；

中心局端供电设备侧包括：

电流采样单元，用于对用户线上的电流进行采样；

基准电流存储单元，用于存储设定的基准电流值；

分别与电流采样单元和基准电流存储单元连接的比较单元，用于对电流采样单元的采样电流值和基准电流存储单元存储的基准电流值进行比较；

电源变换单元，用于对中心局端输入电压进行变换处理后通过用户线传送到远端受电设备；

分别与比较单元和电源变换单元连接的第二控制单元，用于读取比较单元的比较结果，并在所述开关单元在闭合/断开处理的一个周期内始终读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值时，控制电源变换单元关闭输出电压。

2、如权利要求1所述的远端供电系统，其特征在于，所述远端受电设备侧还包括与负载并联的断电保护单元，用于在所述开关单元处于断开状态期间，利用在所述开关单元处于闭合状态期间积累的电能为负载供电。

3、如权利要求1所述的远端供电系统，其特征在于，所述第二控制单元具体包括：

与比较单元连接的读取子单元，用于读取比较单元的比较结果；

与读取子单元连接的周期触发子单元，用于周期触发读取子单元读取比较单元的比较结果。

4、如权利要求1所述的远端供电系统，其特征在于，

所述第一控制单元具体包括：

同步信号生成子单元，用于在控制开关单元处于断开状态时，生成一个同步信号；

与同步信号生成子单元连接的同步信号发送子单元，用于分别将同步信号生成子单元生成的每个同步信号通过用户线耦合传送给第二控制单元；

所述第二控制单元具体包括：

与比较单元连接的读取子单元，用于读取比较单元的比较结果；

与读取子单元连接的同步信号接收子单元，用于在每次接收到同步信号发送子单元发来的同步信号时，触发读取子单元开始读取比较单元的比较结果。

5、如权利要求4所述的远端供电系统，其特征在于，所述读取子单元周期的读取比较单元的比较结果，并在连续3个周期读取到比较结果为采样电流值大于等于基准电流值时，控制电源变换单元关闭输出电压。

6、如权利要求1或2所述的远端供电系统，其特征在于，所述负载为通信设备组。

7、如权利要求1、2或4所述的远端供电系统，其特征在于，所述开关单元为MOS管、继电器或可控硅。

8、如权利要求1、3或4所述的远端供电系统，其特征在于，

所述比较单元为比较器；

所述采样电流值由所述比较器的正极输入，所述基准电流值由所述比较器的负极输入；

所述比较器在比较得出采样电流值大于等于基准电流值时输出高电平，及在比较得出采样电流值小于基准电流值时输出低电平。

9、如权利要求2所述的远端供电系统，其特征在于，所述断电保护单元为电容。

10、如权利要求1或4所述的远端供电系统，其特征在于，所述基准电流存储单元存储的基准电流值为50mA。

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