本公開總體涉及電源中的故障保護(hù)，更具體地，涉及用于隔離電力電纜以檢測條件來限制提供到故障中的能量的方法和系統(tǒng)，包括觸摸安全水平。
背景技術(shù)：
：：1、以太網(wǎng)供電(poe)通常指使用導(dǎo)體對(通常是雙絞線或以太網(wǎng)電纜)同時發(fā)送電力和數(shù)據(jù)。因此，可以通過poe供電的設(shè)備稱為電動設(shè)備(pd)，通常不需要單獨(dú)的源適配器來供電。電動設(shè)備的示例包括voip電話、高清攝像機(jī)(全景變焦傾斜攝像機(jī))、無線接入點(diǎn)(wap)、網(wǎng)絡(luò)路由器以及其他設(shè)備。隨著對所謂的“智能建筑”服務(wù)的需求增長，電動設(shè)備的數(shù)量預(yù)計(jì)將呈指數(shù)級增長。2、pfc(電力和光纖電纜)與poe相似，電力和數(shù)據(jù)通過單個電纜提供，因此不需要(或至少減少)單獨(dú)的源適配器為設(shè)備供電。使用pfc時，數(shù)據(jù)通過光纖發(fā)送，而電力通常通過光纖周圍的導(dǎo)電護(hù)套(通常為銅)提供。由于光纖的無損或接近無損特性，與典型的poe電纜相比，典型的pfc電纜可以在更遠(yuǎn)的距離上發(fā)送數(shù)據(jù)。3、在poe和pfc等應(yīng)用中，電力通常以44至57vdc且通常為48vdc的電壓注入電纜。這一電壓水平允許電力沿著電纜有效傳輸，同時仍足夠低，對最終用戶來說是安全的。poe供電設(shè)備的原始行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(pse)允許的最大功率水平為30w。新的poe標(biāo)準(zhǔn)或poe++(ieee802.3bt)允許的功率水平高達(dá)100w?？紤]更高功率水平的標(biāo)準(zhǔn)正在開發(fā)中。4、隨著poe和pfc等應(yīng)用中的功率水平不斷提高，需要一種方法來確保提供到故障中的能量有限。技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路1、根據(jù)一實(shí)施例，提供了一種故障管理電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)可以包括源、電力電纜和下游部件，例如負(fù)載側(cè)部件。電力電纜可以包括用于輸送電能的至少一個導(dǎo)電線。該源可以連接到電力電纜的上游，并且可以向電力電纜供應(yīng)電能，包括電脈沖或dc電流/電壓連同電脈沖。該源可以包括：連接在電源和電力電纜之間的上游低通濾波器，用于將電力電纜與上游噪聲或信號隔離開；傳感器，包括阻抗傳感器儲能電路，用于測量與電力電纜上的電脈沖相關(guān)的電活動；布置在電力電纜上游的至少一個上游開關(guān)，以及至少一個控制器。至少一個控制器可以配置為：當(dāng)電脈沖或dc電流/電壓連同電脈沖一起被提供給電力電纜時，基于來自阻抗傳感器儲能電路的測量，檢測電力電纜上與人體接觸電纜(或其導(dǎo)電部件)導(dǎo)致的故障的發(fā)生相對應(yīng)的電干擾，并且響應(yīng)于檢測到故障的發(fā)生，經(jīng)由至少一個上游開關(guān)中斷對電力電纜的電能供應(yīng)。下游部件可以連接到電力電纜的下游，并且可以接收通過電力電纜供應(yīng)的電能。下游部件可以包括用于將電力電纜與下游噪聲或信號隔離的下游低通濾波器。2、在各種實(shí)施例中，阻抗傳感器儲能電路可以配置成感測電力電纜上的阻抗變化或電纜上的泄漏電流。傳感器可以包括具有rc部件的阻抗傳感器和具有l(wèi)c部件的pi濾波器。阻抗傳感器中的電容器和pi濾波器中的電感器可以形成儲能電路，以放大電纜上的故障信號。3、在各種實(shí)施例中，至少一個上游開關(guān)可以包括開關(guān)，該開關(guān)被接通和斷開以產(chǎn)生電脈沖。至少一個上游開關(guān)可以包括固態(tài)開關(guān)或撬棍電路。4、在各種實(shí)施例中，源還可以包括上游功率轉(zhuǎn)換器，其位于上游低通濾波器的上游，用于轉(zhuǎn)換從電源供應(yīng)的電能。下游部件還可以包括下游功率轉(zhuǎn)換器，其位于下游低通濾波器的下游，用于轉(zhuǎn)換從電力電纜接收的電能并將轉(zhuǎn)換后的電能提供給下游負(fù)載。5、在各種實(shí)施例中，至少一個開關(guān)可以包括：第一上游開關(guān)；第二上游開關(guān)，其包括固態(tài)開關(guān)；以及包括撬棍電路的第三上游開關(guān)。響應(yīng)于檢測到故障的發(fā)生，可以操作第二上游開關(guān)來中斷向電力電纜提供dc電流/電壓，并且可以操作第三上游開關(guān)來響應(yīng)于檢測到故障的發(fā)生通過短路上游源來中斷向電力電纜提供dc電流/電壓。當(dāng)檢測到的故障發(fā)生的數(shù)量滿足計(jì)數(shù)時，可以操作第一上游開關(guān)來中斷向電力電纜供應(yīng)dc電流/電壓，并且停止供電操作?？蛇x地，位于阻抗傳感器和電力電纜之間的源輸出的第四開關(guān)可以斷開，以防止dc電流/電壓施加到電力電纜。6、至少一個控制器還可以配置成：在啟動階段控制電脈沖的產(chǎn)生，在允許供應(yīng)dc電流/電壓之前，通過瞬時閉合固態(tài)開關(guān)(例如s2)來產(chǎn)生脈沖。當(dāng)電脈沖被提供給電力電纜時，至少一個控制器可以基于來自阻抗傳感器儲能電路的測量來檢測故障的發(fā)生，并且響應(yīng)于故障發(fā)生的檢測，不接通s2，防止dc電壓被施加到電路并且可選地操作第三開關(guān)。7、至少一個控制器可以進(jìn)一步配置為：當(dāng)在啟動階段期間沒有檢測到故障的發(fā)生時，操作第二上游開關(guān)以從源向電力電纜提供dc電流/電壓。當(dāng)dc電流/電壓連同電脈沖被提供給電力電纜時，至少一個控制器可以基于來自阻抗傳感器儲能電路的電活動的測量來檢測故障的發(fā)生，并且響應(yīng)于檢測到故障的發(fā)生，使用第二和第三上游開關(guān)中斷向電力電纜提供dc電流/電壓和電脈沖。8、在各種實(shí)施例中，電纜可以包括絞合的2線電纜或絞合的3線電纜，上游和下游低通濾波器可以包括π濾波器，和/或電力線通信可以通過電力電纜執(zhí)行。9、在各種實(shí)施例中，故障可以包括由電力電纜上的線對線人體接觸導(dǎo)致的故障，或者由電力電纜上的線對地人體接觸導(dǎo)致的故障。10、在各種實(shí)施例中，源可以配置成在啟動階段期間提供電脈沖，然后在穩(wěn)態(tài)操作期間允許提供dc電流電壓或dc電流/電壓連同與電脈沖。11、根據(jù)一實(shí)施例，提供了一種根據(jù)本文所述的故障管理電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障管理電力的方法。12、根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種方法及系統(tǒng)來校準(zhǔn)用于檢測電氣系統(tǒng)上的狀況的檢測系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括源電路，該源電路配置為分別電連接到下游電路或從下游電路斷開到閉合電路狀態(tài)或斷開電路狀態(tài)。該方法包括：13、·當(dāng)用于校準(zhǔn)的第一系統(tǒng)電壓被施加到源電路時，使用傳感器測量處于開路狀態(tài)的源電路兩端的參考電壓達(dá)預(yù)定時間段，參考電壓的多個測量值由傳感器隨時間進(jìn)行并存儲在存儲器中；14、·當(dāng)不同于第一系統(tǒng)電壓的第二系統(tǒng)電壓被施加到源電路時，使用傳感器測量處于開路狀態(tài)的源電路兩端的電壓達(dá)預(yù)定時間段，15、·根據(jù)第二系統(tǒng)電壓和第一系統(tǒng)電壓之間的比率，相對于第二系統(tǒng)電壓縮放來自參考電壓的多個測量值的參考電壓，以提供縮放的參考電壓；16、·計(jì)算經(jīng)縮放的參考電壓和在第二系統(tǒng)電壓下由傳感器測量的源電路兩端的電壓之間的差；17、·計(jì)算先前電壓和在第二系統(tǒng)電壓下傳感器在預(yù)定時間段內(nèi)測量的電壓之間的電壓隨時間的變化；18、·將差和電壓隨時間的變化與各自的閾值進(jìn)行比較；以及19、·響應(yīng)于該比較，確定電氣系統(tǒng)上的狀況是否已經(jīng)發(fā)生。20、在各種實(shí)施例中，根據(jù)第二系統(tǒng)電壓和第一系統(tǒng)電壓之間的比率來縮放閾值和參考值的多個測量值。21、在各種實(shí)施例中，在電氣系統(tǒng)中，源電路包括低通濾波器并連接到電力電纜，電力電纜又連接到至少包括低通濾波器的下游電氣部件。源電路和下游電氣部件的低通濾波器防止電力電纜上的上游和下游噪聲或信號。傳感器位于源電路的低通濾波器和電力電纜之間，以感測電力電纜兩端的電壓。狀況包括由身體接觸電力電纜引起的故障或其他類型的故障。22、在各種實(shí)施例中，該方法和系統(tǒng)還可以包括：檢測下游電路的電路配置類型；以及根據(jù)檢測到的下游電路的配置來配置閾值。電路配置的類型包括單個負(fù)載或多個負(fù)載。23、在各種實(shí)施例中，縮放操作可以包括：計(jì)算第二系統(tǒng)電壓與第一系統(tǒng)電壓的比率；以及計(jì)算縮放的參考電壓，該參考電壓等于計(jì)算的比率乘以來自參考電壓的多個測量值的參考電壓。24、在各種實(shí)施例中，傳感器包括rc電路或阻抗傳感器，參考電壓和電流電壓是rc電路或阻抗傳感器的電容器兩端的電壓的測量值。25、在各種實(shí)施例中，源電路包括多個開關(guān)，具有第一開關(guān)，配置為將源電路電連接到提供系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)輸入或從其斷開，和第二開關(guān)，配置為將源電路電連接到下游電路或從下游電路斷開。此外，該方法和系統(tǒng)還可以包括：響應(yīng)于狀況的檢測，中斷經(jīng)由多個開關(guān)中的一個或多個向下游電路的供電。26、在各種實(shí)施例中，在該方法和系統(tǒng)中，根據(jù)以下方程執(zhí)行縮放操作和計(jì)算操作：27、ratio＝vs/vrated；28、vs＝vin/(r1+r2)/r2；29、vref[i]＝ratio*vref_table[i]；30、delta＝vref[i]-vc[i]；and31、slope＝(vc[i-1]–vc[i])/tdelta,32、其中：33、vrated是用于校準(zhǔn)的源電路的第一系統(tǒng)電壓；34、vs是對應(yīng)于源電路的施加系統(tǒng)電壓的第二系統(tǒng)電壓，35、vin是對應(yīng)于源電路的施加(操作)系統(tǒng)電壓的縮放的第二系統(tǒng)電壓，36、v_ref2，v_ref3，v_ref4，v_ref5，…，v_refn)，37、tdelta是步進(jìn)時間或時間間隔，38、delta是差值，39、slope是電壓隨時間的變化，以及40、i＝1至n。41、應(yīng)當(dāng)理解，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述都僅僅是示例性和解釋性的，并不限制所公開或要求保護(hù)的本發(fā)明。權(quán)利要求書應(yīng)享有其全部范圍，包括等同物。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12