用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置，尤其是在分散型控 制系统中用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置。
【背景技术】
[0002] 分散型控制系统（即DCS，英文全称Distributed Control System,)是一个由过 程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，其中控制系统的直流 电源既需要向控制系统的控制器供电，又需要向现场大量的传感器分配访问电压或工作电 压。发电厂一般使用双路冗余直流电源供电，以确保分散型控制系统的稳定可靠运行，即所 谓冗余供电的设计。如果其中一路直流电源发生故障，另外一路直流电源可以无扰地代替， 使得分散型控制系统的用电设备不会掉电，进而避免引起发电机组跳机。实现这种冗余电 源无扰切换的电路一般采用两个二极管共阴极连接的方式：两个二极管的阳极分别连接两 个直流电源的正极，而两个二极管的阴极并联后送入分散型控制系统的用电设备的正端， 两个直流电源的负极并联后送入分散型控制系统的用电设备的负端。在正常情况下，上述 两个二极管将分别承担约50%的负载电流。如果两个直流电源中的一个出现问题，由于二 极管的单向导电特性以及二极管PN节等效电阻的非线性特性，流过两个二极管的电流将 不再平衡。目前的这种设计，二极管能够在对应的直流电源出现故障的情况下将其断开，但 只有在其中一路直流电源完全掉电的情况下才会发出报警信号。如果只是二极管出现故障 或只是电流不平衡，则不会发出警报。这可能会致使分散型控制系统在单路直流电源下运 行太久，而未即时修复出现故障的另一路直流电源中的二极管，从而带来安全隐患。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置，其 可以对流经两个冗余二极管的电流进行实时比较，并在发生故障的情况下报警，从而提高 双路冗余直流供电回路的可靠性和可维护性。本实用新型的用于双路冗余直流供电回路的 监视报警装置，包括：两个直流电流传感器，其分别检测两个直流电源输出的电流并转换成 电压信号；一个仪表放大器，其计算分别来自所述直流电流传感器的电压信号并输出差分 电压信号；一个电压比较器模块，其将来自所述仪表放大器的差分电压信号与预定的窗口 电压宽度进行比较；一个晶体管或场效应管；和一个继电器；其中，在差分电压信号超出预 定的窗口电压宽度的情况下，所述电压比较器模块触发所述晶体管或场效应管来释放所述 继电器，从而产生报警信号。上述报警装置可以对二极管的电流进行实时比较，并在二极管 出现故障或是电流不平衡的情况下输出干接点开关量信号来报警通知用户进行检查和维 修。
[0004] 依据本实用新型的一个方面，所述直流电流传感器检测两个所述直流电源输出的 电流大小并按比例转换成电压信号后从其输出端输出，其供电端连接到一个直流稳压电源 模块的输出正端，其地端连接工作电源的负极。所述仪表放大器的差分输入正端和差分输 入负端分别连接所述直流电流传感器的输出端并将差分电压信号从其输出端输出，其参考 电压端连接到一个基准电压源模块的稳压端。所述电压比较器模块的输入端连接所述仪表 放大器的输出端，且其输出端连接所述功率场效应管的栅极并通过一个上拉电阻连接工作 电源的正极。采用功率场效应管有利于增加监视报警装置的使用寿命。
[0005] 依据本实用新型的另一方面，所述直流稳压电源模块为+24V转+5V的隔离电源模 块，其输入正端连接工作电源的正极，其输入负端和输出负端同时连接到工作电源的负极。 直流稳压电源模块为直流电流传感器提供电源。
[0006] 依据本实用新型的再一方面，所述基准电压源模块的阳极连接到工作电源的负 极，其阴极通过一个第五电阻和一个第六电阻连接到工作电源的正极，并通过一个第七电 阻连接到工作电源的负极，一个第三电容与所述第六电阻和所述第七电阻并联。基准电压 源模块与周边电阻、电容构成稳压电压源。该稳压电压连接到仪表放大器的参考电压端，作 为仪表放大器输出电压允许摆幅的基准电压。
[0007] 依据本实用新型的又一方面，所述直流电流传感器为霍尔传感器，两个所述直流 电源的正端导线分别穿过两个霍尔传感器上的穿孔，通过检测导线上的电流来判断两个所 述直流电源输出的电流。使用霍尔传感器作为电流测量的传感器和变送器可以无损无扰地 检测导线内的直流电流。
[0008] 依据本实用新型的又一方面，所述直流电流传感器为插入式电流传感器。
[0009] 依据本实用新型的又一方面，所述仪表放大器为单电源仪表放大器，而所述电压 比较器模块为窗口电压比较器。
[0010] 依据本实用新型的又一方面，所述电压比较器模块内部包含两个电压比较器，其 第四引脚和第七引脚为输入端且彼此短接，其第一引脚和第二引脚为输出端且彼此短接。 一个第一电阻、一个第二电阻和一个第三电阻依次串联在工作电源的正负极之间形成分压 电路，其第六引脚连接到所述第二电阻的低电压侧，而其第五引脚连接到所述第二电阻的 高电压侧。所述功率场效应管的栅极连接所述电压比较器模块的第一引脚和第二引脚，其 源极连接所述继电器的线圈的负端，其漏极连接工作电源的负极。功率场效应管允许继电 器长期带电。
[0011] 依据本实用新型的又一方面，用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置还包括 一个继流二极管，所述继流二极管的阳极连接所述继电器的源极，而其阴极连接工作电源 的正极。采用继流二极管有利于抑制继电器线圈失电时产生的反向电压。
[0012] 下文将以明确易懂的方式，结合【附图说明】优选实施例，对的上述特性、技术特征、 优点及其实现方式予以进一步说明。
【附图说明】
[0013] 以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
[0014] 图1是本实用新型的用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置的电路示意图。
[0015] 图1中元件符号说明：
[00161
【具体实施方式】
[0017] 为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本 实用新型的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部 件。
[0018] 在本文中，"示意性"表示"充当实例、例子或说明"，不应将在本文中被描述为"示 意性"的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
[0019] 为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不 代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功 能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0020] 在本文中，"一个"不仅表示"仅此一个"，也可以表示"多于一个"的情形。在本文 中，"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等仅用于表示相关部分之间的位置关系，而非限定它 们的绝对位置。
[0021] 在本文中，"第一"、"第二"等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序 等。
[0022] 图1是本实用新型的用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置的电路示意图， 其中用于双路冗余直流供电回路的监视报警装置包括：两个直流电流传感器AU A2,其分 别检测两个直流电源PA、PB输出的电流并转换成电压信号；一个仪表放大器Ul，其计算分 别来自直流电流传感器AU A2的电压信号并输出差分电压信号；一个电压比较器模块U2， 其将来自仪表放大器Ul的差分电压信号与预定的窗口电压宽度进行比较；一个晶体管或 场效应管Ql和一个继电器Kl ;其中，在差分电压信号超出预定的窗口电压宽度的情况下， 电压比较器模块U2触发晶体管或场效应管Ql来释放继电器Kl，从而产生报警信号。
[0023] 直流电流传感器AU A2检测两个直流电源PA、PB输出的电流大小并按比例转换 成电压信号后从直流电流传感器AU A2的输出端Vout输出。直流电流传感器AU A2的供 电端连接到直流稳压模块U3的输出正端。直流电流传感器AU A2的地端GND连接工作电 源的负极。直流电流传感器AU A2分别检测流经冗余二极管DA和DB的电流，并将检测结 果按比例线性地转换成电压信号Va和Vb。电压信号Va和Vb分别由直流电流传感器Al 和A2的输出端Vout输出至仪表放大器Ul的差分输入端2和3。在直流电流传感器A1、A2 为霍尔传感器的情况下，两条直流电源PA、PB的正端导线分别穿过两个霍尔传感器上的穿 孔，通过检测导线上的电流来判断两个直流电源PA、PB输出的电流。使用霍尔传感器作为 电流测量的传感器和变送器可以无损无扰地检测导线内的直流电流。直流电流传感器AU A2也可以为插入式电流传感器。
[0024] 仪表放大器Ul的差分输入正端3和差分输入负端2分别连接到直流电流传感器 A1、A2的输出端Vout，其参考电压端5连接到一个基准电压源模块U4的稳压端3。仪表放 大器Ul接成一个增益为1的差分放大器，其输出端6的电压输出值Vo = I* (Vb-Va)+Vr，其 中Vr为基准电压并由基准电压源模块U4的稳