遠端供電系統的製作方法
2023-05-30 16:15:06 3
專利名稱：遠端供電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及遠端供電技術，尤其涉及一種遠端供電系統。
背景技術：
隨著通信服務需求的不斷增長，要求通信設備具備很廣的覆蓋面，例如有很多通信設備(如終端設備)就安裝在靠近用戶端的樓道或戶外。由於諸多通信設備在地理位置上具有較廣的覆蓋面，所以很難實現對各個通信設備所在的地理位置環境進行控制，例如要獲知各個通信設備的用電情況就會比較困難，特別是在遠端通信設備處於偏遠地區，而經常由於這些地區電力不足而導致需要經常停電的情況下，如果不能及時獲知通信設備的用電情況，可能將導致通信設備長時間處於斷電狀態，由此將會直接影響到通信服務質量。
以往，解決上述問題的方式通常是在覆蓋面較廣的各個通信設備上分別安裝蓄電池，在斷電時依靠蓄電池儲存的電能來保持通信設備的正常工作。但是由於蓄電池的可靠性比較低，需要經常進行維護，這樣當各個通信設備安裝地點十分分散時，將造成運營商為維護配置給各個通信設備的蓄電池而帶來較高的維護成本。
基於上述問題，現有技術提出了遠端供電的技術方案，以通過遠端供電技術實現由中心局端供電設備為遠端通信設備提供電源，從而實現了對遠端通信設備的用電狀態進行很好的控制，並提高了遠供電源的穩定性和可維護性，降低了運營商為維護供電穩定性所需消耗的維護成本，正是基於這些優點使得遠端供電技術在越來越多的網絡產品中獲得了應用。
如圖1所示為遠端供電技術所應用在的遠端供電系統的結構組成示意圖，其中在該圖中，中心局端供電設備10對中心局端輸入的電源進行電壓變換處理，以變換成為適合於遠端通信設備所需使用的電壓值，然後通過用戶線30(雙絞線或者同軸電纜等)傳送給遠端受電設備20。
如圖2所示為遠端供電系統的主要工作原理示意圖，在該圖中，中心局端供電設備10中設置有電源變換電路101，用於將中心局端輸入的電壓變換成為遠端通信設備所需要的電壓，一般為直流電壓；然後中心局端供電設備10將變換處理後的電源通過若干對用戶線30傳送給遠端受電設備20；遠端受電設備20內部也設置有電源變換電路201，用於將從用戶線30上接收的電壓變換成為各個通信設備可用的電壓值輸出給各個通信設備。其中在傳送電源的多對用戶線30中，可以同時使用一對或多對用戶線30傳送一個電源極性，如正極或負極；也可以使用每對用戶線30分別進行傳送電源正極和負極。
但是在目前的遠端供電系統中，中心局端供電設備並不能從遠端就能獲知是否有人搭接在用於傳送遠供電源的用戶線的高壓兩極上，因此也就不能及時採取關閉輸出電源的方式來對搭接在用戶線高壓兩極上的人員生命進行保護，所以現有遠端供電系統並不能很好的保證人身安全問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於提出一種可以及時檢測是否有人搭接在用戶線高壓兩極，並確保搭接人員生命安全的遠端供電系統。
為解決上述問題，本發明提出的技術方案如下一種遠端供電系統，包括由用戶線連接的中心局端供電設備和遠端受電設備，其中遠端受電設備側包括與負載串聯的開關單元；與所述開關單元連接的第一控制單元，用於控制開關單元進行周期閉合/斷開處理；中心局端供電設備側包括
電流採樣單元，用於對用戶線上的電流進行採樣；基準電流存儲單元，用於存儲設定的基準電流值；分別與電流採樣單元和基準電流存儲單元連接的比較單元，用於對電流採樣單元的採樣電流值和基準電流存儲單元存儲的基準電流值進行比較；電源變換單元，用於對中心局端輸入電壓進行變換處理後通過用戶線傳送到遠端受電設備；分別與比較單元和電源變換單元連接的第二控制單元，用於讀取比較單元的比較結果，並在所述開關單元在閉合/斷開處理的一個周期內始終讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值時，控制電源變換單元關閉輸出電壓。
其中所述遠端受電設備側還包括與負載並聯的斷電保護單元，用於在所述開關單元處於斷開狀態期間，利用在所述開關單元處於閉合狀態期間積累的電能為負載供電。
其中所述第二控制單元具體包括與比較單元連接的讀取子單元，用於讀取比較單元的比較結果；與讀取子單元連接的周期觸發子單元，用於周期觸發讀取子單元讀取比較單元的比較結果。
其中所述第一控制單元具體包括同步信號生成子單元，用於在控制開關單元處於斷開狀態時，生成一個同步信號；與同步信號生成子單元連接的同步信號發送子單元，用於分別將同步信號生成子單元生成的每個同步信號通過用戶線耦合傳送給第二控制單元；所述第二控制單元具體包括與比較單元連接的讀取子單元，用於讀取比較單元的比較結果；與讀取子單元連接的同步信號接收子單元，用於在每次接收到同步信號發送子單元發來的同步信號時，觸發讀取子單元開始讀取比較單元的比較結果。
其中所述讀取子單元周期的讀取比較單元的比較結果，並在連續3個周期讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值時，控制電源變換單元關閉輸出電壓。
其中所述負載為通信設備組。所述開關單元為MOS管、繼電器或可控矽。
其中所述比較單元為比較器；所述採樣電流值由所述比較器的正極輸入，所述基準電流值由所述比較器的負極輸入；所述比較器在比較得出採樣電流值大於等於基準電流值時輸出高電平，及在比較得出採樣電流值小於基準電流值時輸出低電平。
其中所述斷電保護單元為電容。
其中所述基準電流存儲單元存儲的基準電流值為50mA。
本發明能夠達到的有益效果如下本發明通過在遠端供電系統中的遠端受電設備側設置與負載串聯的開關單元，由第一控制單元控制該開關單元以周期規律進行閉合/斷開處理，如果中心局端供電設備能夠在連續N次(N通常取值為3)總是檢測到從用戶線上採樣得到的採樣電流值始終大於等於預先設置的基準電流值(該基準電流值為人體正常能夠承受的電流值，滿足IEC60950標準的規定，一般可以設置為50mA)時，則控制電源變換單元關閉電壓輸出，從而可以及時檢測到遠端用戶線的高壓兩極上是否存在有人搭接的情況，並能夠及時準確的做出是否需要關閉電源輸出的判斷，從而可以達到確保搭接人員生命安全的目的。
圖1為遠端供電技術所應用在的遠端供電系統的結構組成示意圖；圖2為遠端供電系統的主要工作原理示意圖；圖3為本發明遠端供電系統的主要組成結構示意圖；圖4為本發明遠端供電系統的具體實施例組成結構示意圖；圖5為本發明中MOS管的工作開關周期時間示意圖。
具體實施例方式
本發明遠端供電系統提出的目的在於提供一種可以應用於電源遠供方案中檢測是否有人搭接、並及時做出正確判斷以關閉電源輸出的系統，即中心局端供電設備側可以通過判斷是否有人體搭接在用戶線高壓兩極上，以向後臺監控中心上報相應的告警信息並關閉輸出電壓，從而使得能夠確保搭接人員的人身安全。其中本發明方案需要在遠端供電系統中的遠端受電設備側和中心局端供電設備側分別進行改進，以完成上述發明目的。
下面將結合各個附圖對本發明遠端供電系統的具體實現原理及其具體實施方式
進行詳細的闡述。請參照圖3，該圖是本發明遠端供電系統的主要組成結構示意圖，如該圖所示，本發明遠端供電系統需要在遠端受電設備20側和中心局端供電設備10側分別進行改進，其中在遠端受電設備20側設置有開關單元202、第一控制單元204和斷電保護單元206；與遠端受電設備20側通過用戶線30連接的中心局端供電設備10側設置有電流採樣單元102、基準電流存儲單元104、比較單元106、電源變換單元108和第二控制單元110；其中各個組成單元的作用及其相互之間的連接關係具體如下與負載40串聯的開關單元202，其中負載40可以為受電的通信設備組，而這裡的開關單元202可以為MOS管，也可以為繼電器或為可控矽等電器元件；與上述開關單元202連接的第一控制單元204，用於預先設置周期觸發時間，並根據預先設置的周期觸發時間，在到達每個觸發時間時，觸發開關單元202進行周期地閉合/斷開處理；其中為保證為負載40提供可靠的電源供給，這裡應該設置控制開關單元202閉合處理的周期時間應該遠大於斷開處理的周期時間，且斷開時間應小於斷電保護單元206能持續供電的時間。如可以將閉合處理的周期時間設置為45ms，將斷開處理的周期時間設置為5ms；電流採樣單元102，用於對用戶線30(雙絞線或同軸電纜)上的電流進行採樣處理；其中電流採樣單元102需要頻繁的對用戶線30上流經的電流進行採樣處理；基準電流存儲單元104，用於預先存儲一個人體能夠承受的基準電流值，需要根據對多數普通人體能夠承受的電流值進行統計，確定一個滿足於IEC60950標準的電流值，通常情況下可以設置基準電流值為50mA；分別與電流採樣單元102和基準電流存儲單元104連接的比較單元106，用於對電流採樣單元102採樣處理得到的採樣電流值和基準電流存儲單元104存儲的基準電流值進行比較；其中比較單元106可以採用比較器電器元件，並將電流採樣電路102採樣處理得到的採樣電流值由該比較器的正極(「+」)輸入，並將基準電流存儲單元104存儲的基準電流值由該比較器的負極(「-」)輸入；當比較器在比較得出採樣電流值大於等於基準電流值時將輸出高電平「1」，及在比較得出採樣電流值小於基準電流值時將輸出低電平「0」。
電源變換單元108，用於對中心局端輸入的電壓進行變換處理後通過用戶線30傳送到遠端受電設備20；分別與比較單元106和電源變換單元108連接的第二控制單元110，用於讀取比較單元106的比較結果，並如果在所述開關單元202在閉合/斷開處理的一個周期時間內始終都讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值時，則立即控制電源變換單元108關閉輸出電壓。
並且，其中第二控制單元110可以採取兩種不同的讀取規則有規律地對比較單元106的比較結果進行讀取，其中第一種方式為在第二控制單元110中分別設置讀取子單元和周期觸發子單元，其中讀取子單元，與比較單元106連接，用於讀取比較單元的比較結果；周期觸發子單元，與讀取子單元連接，用於周期地觸發讀取子單元讀取比較單元106的比較結果。從而可以實現第二控制單元110能夠以周期規律對比較單元106的比較結果進行讀取，其中為了確保搭接人員的生命安全，應該保證周期觸發子單元周期觸發讀取子單元對比較單元106的比較結果進行讀取的周期時間要遠遠小於第一控制單元204控制開關單元202進行周期閉合/斷開處理的周期時間，例如第一控制單元204設置的控制開關單元202進行周期閉合/斷開處理的周期時間為50ms，則周期觸發子單元設置的周期觸發時間應該遠遠小於50ms，如可以設置為1ms。
第二種方式為在第一控制單元204中分別設置同步信號生成子單元和同步信號發送子單元，並在第二控制單元110中分別設置讀取子單元和同步信號接收子單元，其中同步信號生成子單元，用於在第一控制單元204控制開關單元202處於斷開狀態內，生成一個同步信號；與同步信號生成子單元連接的同步信號發送子單元，用於分別將同步信號生成子單元生成的每個同步信號依次通過用戶線30耦合傳送給第二控制單元110；與比較單元106連接的讀取子單元，用於讀取比較單元106的比較結果；與讀取子單元連接的同步信號接收子單元，用於在每次接收到同步信號發送子單元發來的同步信號時，就觸發讀取子單元開始讀取比較單元106的比較結果。
其中可以進而設置讀取子單元以周期規律對比較單元106的比較結果進行讀取(其中這裡的周期規則所規定的周期時間也要求要遠小於開關單元202閉合/斷開處理的周期時間)，並進而設置在連續3個周期內都讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值(即在所述開關單元202在斷開狀態的時間段內有3個周期讀取到比較結果都為採樣電流值大於等於基準電流值)時，就控制電源變換單元108關閉輸出電壓。
其中在遠端受電設備20中，為了保證開關單元202在斷開期間，還能為負載40提供額外的電源供給，可以為負載40並聯一個斷電保護單元206，以用於在開關單元202處於斷開狀態期間，利用在開關單元202處於閉合狀態期間積累的電能為負載40來供電；如為了實現上述這個功能，就可以設置由電容來實現斷電保護單元206的功能。
請參照圖4，該圖是本發明遠端供電系統的具體實施例組成結構示意圖，如該圖所示的實施例組成結構中，使用MOS管2021來實現開關單元202的功能，CPU 2041來完成控制單元204的功能，電容2061來實現斷電保護單元2061的功能；及使用比較器1061來完成比較單元106的功能，CPU 1101來完成第二控制單元110的功能；其中在遠端受電設備20中，為負載40串聯一個MOS管2021工作在開關狀態；其中MOS管2021按一定周期對負載40進行電流切斷處理，其中MOS管2021是在CPU 2041的控制作用下對負載40進行周期地切斷電流處理的；MOS管的工作開關周期時間示意圖請參照圖5所示，在MOS管2021的切斷期間依靠在MOS管2021閉合期間電容2061中積累下來的電能為負載40供電。
如圖5所示，如果在用戶線遠端高壓兩極上沒有發生人體搭接情況時，在MOS管2021的開關周期內(Ton+Toff，通常可以設置Ton為45ms，Toff為5ms)，中心局端在用戶線30上採樣得到的採樣電流值有一段時間是為零的(即在Toff時間內)；如果在用戶線遠端高壓兩極上發生人體搭接情況時，在MOS管2021的開關周期內(Ton+Toff)，中心局端在用戶線30上採樣得到的採樣電流值將始終不為零；由此，中心局端如果在MOS管2021處於切斷狀態時的Toff時間內也能檢測到有超過人體基準電流的電流值時，則可以判斷在遠端有人搭接在用戶線的高壓兩極上，其中檢測過程為中心局端供電設備10通過設置在用戶線30上電流採樣單元102對用戶線30上流經的電流進行採樣，並由比較器1061對電流採樣單元102採樣得到的採樣電流值和預先設置的基準電流值進行比較，比較器1061在比較得到採樣電流值大於等於預先設置的基準電流值時，輸出高電平「1」，並在比較得到採樣電流值小於預先設置的基準電流值時，輸出低電平「0」，CPU 1101如果在MOS管2021的一個閉合/斷開處理周期時間內(Ton+Toff)始終都能在比較器1061中讀取到高電平「1」值時，則可以判斷出無論遠端MOS管2021處於閉合工作狀態還是處於切斷工作狀態時，用戶線30上流經的電流值始終都高於人體能夠承受的基準電流值，即得出結論有人搭接，於是CPU 1101控制電源變換單元108關閉電壓輸出，以保護搭接人員的生命安全。
由於中心局端供電設備10中的CPU 1101並不能得知遠端受電設備20中的MOS管2021在何時發生切斷處理，所以要確切檢測出是否有人體搭接情況發生時，就需要通過邏輯判斷或者增加同步信號來解決，下面分別介紹這兩種處理方案1、邏輯判斷方案中心局端供電設備10中的電流採樣單元102在整個周期(Ton+Toff)時間內頻繁地進行電流採樣，並在CPU 1101中預設一個周期時間T，CPU 1101在每個周期時間T去比較器1061中讀取一次比較結果，若在整個MOS管2021的開關周期時間(Ton+Toff)段內都讀到採樣電流值超過基準電流值的比較結果，則可以判定有人體搭接情況。
2、同步信號方案在中心局端供電設備10和遠端受電設備20之間做一個同步信號，該同步信號由遠端受電設備20中的CPU 2041產生，以設定的一個頻率傳送給中心局端供電設備10中的CPU 1101，其同步信號的傳送頻率對應的周期時間應遠小於MOS管2021切斷處理的時間Toff。即在遠端受電設備20中的MOS管2021處於切斷負載狀態時，CPU 2041傳送一個同步信號給中心局端供電設備10中的CPU 1101，CPU 1101接收到同步信號後以周期時間T去比較器1061中讀取採樣電流值與預設的基準電流值的比較結果。如果在連續3個周期時間T讀取到的結果都是採樣電流值高於基準電流值，則可以判定有人體搭接情況。
綜上可見，本發明提出的遠端供電系統能夠可靠的保護人身安全，即能夠通過簡單的電路設計實現精確、快速的檢測是否發生人體搭接情況，並作出及時的切斷遠供電源處理，較好的保護了人身安全。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種遠端供電系統，包括由用戶線連接的中心局端供電設備和遠端受電設備，其中遠端受電設備側包括與負載串聯的開關單元；與所述開關單元連接的第一控制單元，用於控制開關單元進行周期閉合/斷開處理；中心局端供電設備側包括電流採樣單元，用於對用戶線上的電流進行採樣；基準電流存儲單元，用於存儲設定的基準電流值；分別與電流採樣單元和基準電流存儲單元連接的比較單元，用於對電流採樣單元的採樣電流值和基準電流存儲單元存儲的基準電流值進行比較；電源變換單元，用於對中心局端輸入電壓進行變換處理後通過用戶線傳送到遠端受電設備；分別與比較單元和電源變換單元連接的第二控制單元，用於讀取比較單元的比較結果，並在所述開關單元在閉合/斷開處理的一個周期內始終讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值時，控制電源變換單元關閉輸出電壓。
2.如權利要求1所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述遠端受電設備側還包括與負載並聯的斷電保護單元，用於在所述開關單元處於斷開狀態期間，利用在所述開關單元處於閉合狀態期間積累的電能為負載供電。
3.如權利要求1所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述第二控制單元具體包括與比較單元連接的讀取子單元，用於讀取比較單元的比較結果；與讀取子單元連接的周期觸發子單元，用於周期觸發讀取子單元讀取比較單元的比較結果。
4.如權利要求1所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述第一控制單元具體包括同步信號生成子單元，用於在控制開關單元處於斷開狀態時，生成一個同步信號；與同步信號生成子單元連接的同步信號發送子單元，用於分別將同步信號生成子單元生成的每個同步信號通過用戶線耦合傳送給第二控制單元；所述第二控制單元具體包括與比較單元連接的讀取子單元，用於讀取比較單元的比較結果；與讀取子單元連接的同步信號接收子單元，用於在每次接收到同步信號發送子單元發來的同步信號時，觸發讀取子單元開始讀取比較單元的比較結果。
5.如權利要求4所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述讀取子單元周期的讀取比較單元的比較結果，並在連續3個周期讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值時，控制電源變換單元關閉輸出電壓。
6.如權利要求1或2所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述負載為通信設備組。
7.如權利要求1、2或4所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述開關單元為MOS管、繼電器或可控矽。
8.如權利要求1、3或4所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述比較單元為比較器；所述採樣電流值由所述比較器的正極輸入，所述基準電流值由所述比較器的負極輸入；所述比較器在比較得出採樣電流值大於等於基準電流值時輸出高電平，及在比較得出採樣電流值小於基準電流值時輸出低電平。
9.如權利要求2所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述斷電保護單元為電容。
10.如權利要求1或4所述的遠端供電系統，其特徵在於，所述基準電流存儲單元存儲的基準電流值為50mA。
全文摘要
本發明公開了一種遠端供電系統，其中遠端受電設備側包括與負載串聯的開關單元；用於控制開關單元進行周期閉合/斷開處理的第一控制單元；中心局端供電設備側包括用於對用戶線電流進行採樣的電流採樣單元；用於存儲基準電流的存儲單元；用於對電流採樣單元的採樣電流值和基準電流存儲單元存儲的基準電流值進行比較的比較單元；用於對中心局端輸入電壓進行變換處理後通過用戶線傳送到遠端受電設備的電源變換單元；用於讀取比較單元的比較結果，並在所述開關單元在閉合/斷開處理的一個周期內始終讀取到比較結果為採樣電流值大於等於基準電流值時，控制電源變換單元關閉輸出電壓的第二控制單元。本發明可確保搭接人員生命安全。
文檔編號H02H5/00GK1889622SQ20051008025
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者周英捷, 蔣天利, 秦真, 潘雪峰, 唐建華, 徐建生, 周平森, 郝建偉 申請人:華為技術有限公司