[发明专利]线路分路和接地故障诊断设备和方法

说明书

本发明涉及用于通信链路的诊断装置和方法。具体涉及用于确定通信链路上的分路阻抗(shunt impedance)和接地故障存在与否的装置和方法。

多处理器通信系统利用双向通信链路来为每个处理器提供双向通信能力。这种系统经常涉及到报警或监视功能。

这种系统的一种已知形式包含有公用控制单元，该公用控制单元与伸展遍布于待监视区域的双线电缆相连。在与待监视区域的多个部位对应的位置处，可以在链路的电线间连接多个检测器。此外，也可将输出装置连接在链路的电线之间，并用以提供各种输出功能，例如激励/去激励螺线管，或将听觉/视觉报警器通电/断电。

人们已经认识到这种通信链路有时会由于分路阻抗或接地故障而导致性能下降。虽然在过去一段时间已发展出了一些方法，试图在A类环路中建立出现了一种或多种上述状况的位置，但仍然希望能够确定在该种链路的电线之间分路阻抗的存在或是在其它链路架构中接地故障的位置。最好是，对于给定数目的检测器能够在不实质性地增加这种系统的基本成本的情况下提供上述功能。此外，最好是能够在不实质性地增加系统复杂性的情况下提供上述功能。

根据本发明的一个方面，提供一种多处理器通信系统，其包括可以用双线电缆实现的公用通信链路。与该链路相连的是多个电气装置，其中一些电气装置可以基本相同。

典型的电气装置可以包括环境条件检测器，例如烟火检测器，位置检测器，运动检测器，气体检测器，湿度检测器等等。也可以使用其它类型的电气装置对螺线管激励/去激励，以便执行以下这些输出功能，包括锁定/解锁、开/闭门窗、将多种类型的听觉/视觉输出装置通电或启动以便传达消息或警报等等。根据本发明另一方面，可以将上述多种检测器集中在一条通信链路上，并且如果需要的话，可将上述输出装置的一些集中在另一条通信链路上。

每个电气装置都可以包括本机控制电路和相关的指令，该本机控制电路可用编程处理器(programmed processor)以及相关的指令来实现。根据本发明的一个方面，本机控制电路与固态或机械开关连接，其中该开关用于将电气单元附近的通信链路断路。如果有公用控制单元的话，则其可以包括类似的固态或机械开关，其中该开关在其内部电路的控制下可以将通信链路与该控制单元隔离。

为了测量通信链路的分路电阻，这些装置含有用于驱动在通信链路的两条电线之间电流的驱动电路。电流的驱动是以如下方式进行的，即连接在电线之间的装置不会干扰该两条电线之间的分路电阻的测量。

这些装置测量电流在电线之间产生的压降，并确定线路分路电阻是否大于预定值。如果分路电阻小于预定值，则会产生故障指示。

根据本发明的一个优选方面，以与向这些装置供电的极性相反的极性来驱动电流。以这种方式，当极性反向时，每个装置都好象是开路或至少是非常大的阻抗。那么线路之间产生的电压将由线路分路电阻决定。

根据本发明的另一方面，以与向这些装置供电的极性相同的极性来驱动电流。但是，在这种情况下，电流的驱动值非常低，使得通信链路的电线之间产生的电压小于向这些装置供电所需的电压值。由于这些装置不具有从线路抽取功率的足够电压，因此线路中的电压将由线路分路电阻决定。

在本发明的优选设备中，每个装置还包含有隔离电路，使其能够将链路断路。该隔离电路可以利用固态半导体开关来实现。

由于每个装置均将链路断路，故每个装置仅检查它与它相邻装置之间的链路部分。如果通信链路的两条电线之间的分路电阻小于预定值，则会产生故障指示，并且该装置的地址指示出该分路电阻的位置。可以用电压驱动来代替电流驱动，因为这些参数是相关的。

当指示出有低分路电阻时，可以命令该相应的装置将链路断路，从而隔离具有低分路电阻的通信链路段。这将避免对通信过程产生不利影响。

在很多系统中，通信链路不与接地点或链路周围的外部屏蔽相连。从通信链路的任一条电线或全部两条电线可能出现向接地点的电阻性泄漏路径(resistive leakage path)，或接地故障。这可能造成潜在的通信问题。因此希望能够在遇到通信问题之前识别出该向接地点的泄漏电阻(或接地故障)的存在。

一种优选方法包括进行检查以确定链路是否表现出接地故障。在一个实施例中，该通信链路包括两条导线。

一条导线与所有装置连接并且不能被这些装置断路。每个装置都具有将第二导线断路的能力。

为测试该链路，这些装置在该链路的多个间隔开的位置上将第二导线断路。当某个装置位于接地故障和一预定单元之间时，相对于该预定单元该接地故障将消失。