用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置，尤其是在分散型控 制系統(tǒng)中用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 分散型控制系統(tǒng)（即DCS，英文全稱Distributed Control System,)是一個由過 程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)的直流 電源既需要向控制系統(tǒng)的控制器供電，又需要向現(xiàn)場大量的傳感器分配訪問電壓或工作電 壓。發(fā)電廠一般使用雙路冗余直流電源供電，以確保分散型控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，即所 謂冗余供電的設(shè)計。如果其中一路直流電源發(fā)生故障，另外一路直流電源可以無擾地代替， 使得分散型控制系統(tǒng)的用電設(shè)備不會掉電，進而避免引起發(fā)電機組跳機。實現(xiàn)這種冗余電 源無擾切換的電路一般采用兩個二極管共陰極連接的方式：兩個二極管的陽極分別連接兩 個直流電源的正極，而兩個二極管的陰極并聯(lián)后送入分散型控制系統(tǒng)的用電設(shè)備的正端， 兩個直流電源的負極并聯(lián)后送入分散型控制系統(tǒng)的用電設(shè)備的負端。在正常情況下，上述 兩個二極管將分別承擔約50%的負載電流。如果兩個直流電源中的一個出現(xiàn)問題，由于二 極管的單向?qū)щ娞匦砸约岸O管PN節(jié)等效電阻的非線性特性，流過兩個二極管的電流將 不再平衡。目前的這種設(shè)計，二極管能夠在對應(yīng)的直流電源出現(xiàn)故障的情況下將其斷開，但 只有在其中一路直流電源完全掉電的情況下才會發(fā)出報警信號。如果只是二極管出現(xiàn)故障 或只是電流不平衡，則不會發(fā)出警報。這可能會致使分散型控制系統(tǒng)在單路直流電源下運 行太久，而未即時修復出現(xiàn)故障的另一路直流電源中的二極管，從而帶來安全隱患。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的在于提供一種用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置，其 可以對流經(jīng)兩個冗余二極管的電流進行實時比較，并在發(fā)生故障的情況下報警，從而提高 雙路冗余直流供電回路的可靠性和可維護性。本實用新型的用于雙路冗余直流供電回路的 監(jiān)視報警裝置，包括：兩個直流電流傳感器，其分別檢測兩個直流電源輸出的電流并轉(zhuǎn)換成 電壓信號；一個儀表放大器，其計算分別來自所述直流電流傳感器的電壓信號并輸出差分 電壓信號；一個電壓比較器模塊，其將來自所述儀表放大器的差分電壓信號與預(yù)定的窗口 電壓寬度進行比較；一個晶體管或場效應(yīng)管；和一個繼電器；其中，在差分電壓信號超出預(yù) 定的窗口電壓寬度的情況下，所述電壓比較器模塊觸發(fā)所述晶體管或場效應(yīng)管來釋放所述 繼電器，從而產(chǎn)生報警信號。上述報警裝置可以對二極管的電流進行實時比較，并在二極管 出現(xiàn)故障或是電流不平衡的情況下輸出干接點開關(guān)量信號來報警通知用戶進行檢查和維 修。
[0004] 依據(jù)本實用新型的一個方面，所述直流電流傳感器檢測兩個所述直流電源輸出的 電流大小并按比例轉(zhuǎn)換成電壓信號后從其輸出端輸出，其供電端連接到一個直流穩(wěn)壓電源 模塊的輸出正端，其地端連接工作電源的負極。所述儀表放大器的差分輸入正端和差分輸 入負端分別連接所述直流電流傳感器的輸出端并將差分電壓信號從其輸出端輸出，其參考 電壓端連接到一個基準電壓源模塊的穩(wěn)壓端。所述電壓比較器模塊的輸入端連接所述儀表 放大器的輸出端，且其輸出端連接所述功率場效應(yīng)管的柵極并通過一個上拉電阻連接工作 電源的正極。采用功率場效應(yīng)管有利于增加監(jiān)視報警裝置的使用壽命。
[0005] 依據(jù)本實用新型的另一方面，所述直流穩(wěn)壓電源模塊為+24V轉(zhuǎn)+5V的隔離電源模 塊，其輸入正端連接工作電源的正極，其輸入負端和輸出負端同時連接到工作電源的負極。 直流穩(wěn)壓電源模塊為直流電流傳感器提供電源。
[0006] 依據(jù)本實用新型的再一方面，所述基準電壓源模塊的陽極連接到工作電源的負 極，其陰極通過一個第五電阻和一個第六電阻連接到工作電源的正極，并通過一個第七電 阻連接到工作電源的負極，一個第三電容與所述第六電阻和所述第七電阻并聯(lián)。基準電壓 源模塊與周邊電阻、電容構(gòu)成穩(wěn)壓電壓源。該穩(wěn)壓電壓連接到儀表放大器的參考電壓端，作 為儀表放大器輸出電壓允許擺幅的基準電壓。
[0007] 依據(jù)本實用新型的又一方面，所述直流電流傳感器為霍爾傳感器，兩個所述直流 電源的正端導線分別穿過兩個霍爾傳感器上的穿孔，通過檢測導線上的電流來判斷兩個所 述直流電源輸出的電流。使用霍爾傳感器作為電流測量的傳感器和變送器可以無損無擾地 檢測導線內(nèi)的直流電流。
[0008] 依據(jù)本實用新型的又一方面，所述直流電流傳感器為插入式電流傳感器。
[0009] 依據(jù)本實用新型的又一方面，所述儀表放大器為單電源儀表放大器，而所述電壓 比較器模塊為窗口電壓比較器。
[0010] 依據(jù)本實用新型的又一方面，所述電壓比較器模塊內(nèi)部包含兩個電壓比較器，其 第四引腳和第七引腳為輸入端且彼此短接，其第一引腳和第二引腳為輸出端且彼此短接。 一個第一電阻、一個第二電阻和一個第三電阻依次串聯(lián)在工作電源的正負極之間形成分壓 電路，其第六引腳連接到所述第二電阻的低電壓側(cè)，而其第五引腳連接到所述第二電阻的 高電壓側(cè)。所述功率場效應(yīng)管的柵極連接所述電壓比較器模塊的第一引腳和第二引腳，其 源極連接所述繼電器的線圈的負端，其漏極連接工作電源的負極。功率場效應(yīng)管允許繼電 器長期帶電。
[0011] 依據(jù)本實用新型的又一方面，用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置還包括 一個繼流二極管，所述繼流二極管的陽極連接所述繼電器的源極，而其陰極連接工作電源 的正極。采用繼流二極管有利于抑制繼電器線圈失電時產(chǎn)生的反向電壓。
[0012] 下文將以明確易懂的方式，結(jié)合【附圖說明】優(yōu)選實施例，對的上述特性、技術(shù)特征、 優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進一步說明。
【附圖說明】
[0013] 以下附圖僅對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。
[0014] 圖1是本實用新型的用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置的電路示意圖。
[0015] 圖1中元件符號說明：
[00161


【具體實施方式】
[0017] 為了對實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本 實用新型的【具體實施方式】，在各圖中相同的標號表示結(jié)構(gòu)相同或結(jié)構(gòu)相似但功能相同的部 件。
[0018] 在本文中，"示意性"表示"充當實例、例子或說明"，不應(yīng)將在本文中被描述為"示 意性"的任何圖示、實施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點的技術(shù)方案。
[0019] 為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本實用新型相關(guān)的部分，它們并不 代表其作為產(chǎn)品的實際結(jié)構(gòu)。另外，為使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功 能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。
[0020] 在本文中，"一個"不僅表示"僅此一個"，也可以表示"多于一個"的情形。在本文 中，"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等僅用于表示相關(guān)部分之間的位置關(guān)系，而非限定它 們的絕對位置。
[0021] 在本文中，"第一"、"第二"等僅用于彼此的區(qū)分，而非表示它們的重要程度及順序 等。
[0022] 圖1是本實用新型的用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置的電路示意圖， 其中用于雙路冗余直流供電回路的監(jiān)視報警裝置包括：兩個直流電流傳感器AU A2,其分 別檢測兩個直流電源PA、PB輸出的電流并轉(zhuǎn)換成電壓信號；一個儀表放大器Ul，其計算分 別來自直流電流傳感器AU A2的電壓信號并輸出差分電壓信號；一個電壓比較器模塊U2， 其將來自儀表放大器Ul的差分電壓信號與預(yù)定的窗口電壓寬度進行比較；一個晶體管或 場效應(yīng)管Ql和一個繼電器Kl ;其中，在差分電壓信號超出預(yù)定的窗口電壓寬度的情況下， 電壓比較器模塊U2觸發(fā)晶體管或場效應(yīng)管Ql來釋放繼電器Kl，從而產(chǎn)生報警信號。
[0023] 直流電流傳感器AU A2檢測兩個直流電源PA、PB輸出的電流大小并按比例轉(zhuǎn)換 成電壓信號后從直流電流傳感器AU A2的輸出端Vout輸出。直流電流傳感器AU A2的供 電端連接到直流穩(wěn)壓模塊U3的輸出正端。直流電流傳感器AU A2的地端GND連接工作電 源的負極。直流電流傳感器AU A2分別檢測流經(jīng)冗余二極管DA和DB的電流，并將檢測結(jié) 果按比例線性地轉(zhuǎn)換成電壓信號Va和Vb。電壓信號Va和Vb分別由直流電流傳感器Al 和A2的輸出端Vout輸出至儀表放大器Ul的差分輸入端2和3。在直流電流傳感器A1、A2 為霍爾傳感器的情況下，兩條直流電源PA、PB的正端導線分別穿過兩個霍爾傳感器上的穿 孔，通過檢測導線上的電流來判斷兩個直流電源PA、PB輸出的電流。使用霍爾傳感器作為 電流測量的傳感器和變送器可以無損無擾地檢測導線內(nèi)的直流電流。直流電流傳感器AU A2也可以為插入式電流傳感器。
[0024] 儀表放大器Ul的差分輸入正端3和差分輸入負端2分別連接到直流電流傳感器 A1、A2的輸出端Vout，其參考電壓端5連接到一個基準電壓源模塊U4的穩(wěn)壓端3。儀表放 大器Ul接成一個增益為1的差分放大器，其輸出端6的電壓輸出值Vo = I* (Vb-Va)+Vr，其 中Vr為基準電壓并由基準電壓源模塊U4的穩(wěn)