[發(fā)明專利]一種三冗錯(cuò)控制系統(tǒng)的分布式三冗余電源供電回路

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210581872.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103051045A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章偉杰;屠勤;驪曉雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): H02J9/00
• 分類號(hào): H02J9/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三冗錯(cuò)控制系統(tǒng)的分布式三冗余電源供電回路，對(duì)于高安全性要求的三冗錯(cuò)控制系統(tǒng)提供高可靠性的電源供電電路的設(shè)計(jì)，屬于自動(dòng)控制儀表技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

核電、石化行業(yè)的緊急停車系統(tǒng)和電廠的安全保護(hù)系統(tǒng)要求對(duì)集散控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為DCS)采用三冗余或三冗錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，三個(gè)完全相同的控制器(以下簡(jiǎn)稱為DPU)或者采用一用兩備方式，或者采用并行工作，輸出通過三取二表決器進(jìn)行判斷后輸出，因此可靠的供電電路成為三冗余或三冗錯(cuò)控制系統(tǒng)安全性的關(guān)鍵技術(shù)之一。

以往的三冗余控制系統(tǒng)采用雙路電源，第一種方式是在系統(tǒng)外進(jìn)行二選一后饋入系統(tǒng)的電源總線，每個(gè)DPU或IO板卡只有一路處理后的電源供電，如圖1所示，這種供電電路在電源的二選一處理模件或系統(tǒng)的電源總線出故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)所有板卡出現(xiàn)崩潰，即存在單點(diǎn)失效故障模式且故障影響面為100％。

第二種方式是在系統(tǒng)卡籠箱內(nèi)進(jìn)行二選一后饋入系統(tǒng)的電源總線，每個(gè)在該卡籠箱內(nèi)的DPU或IO板卡仍只有一路處理后的電源供電，如圖2所示，這種供電電路在電源的二選一處理模件或系統(tǒng)的電源總線出故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)掛入到該卡籠箱電源總線的所有相應(yīng)板卡出現(xiàn)崩潰，也存在單點(diǎn)失效故障模式且故障影響面為100％除以該電源下掛的卡籠箱個(gè)數(shù)。

第三種方式是在系統(tǒng)卡籠箱內(nèi)進(jìn)行三選二(即二選一加一后備電源)后饋入系統(tǒng)的電源總線，每個(gè)在該卡籠箱內(nèi)的DPU或IO板卡仍只有一路處理后的電源供電，如圖3所示，這種供電電路在電源的系統(tǒng)的電源處理元件均壞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)掛入到該卡籠箱電源總線的所有相應(yīng)板卡出現(xiàn)崩潰，且故障影響面為100％除以該電源下掛的卡籠箱個(gè)數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高可靠性的分布式三冗余電源供電回路，消除因腐蝕開路或異物短路，使得電源共用部件的損壞而造成系統(tǒng)全部或部分失效的單/雙點(diǎn)失效故障模式。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種三冗錯(cuò)控制系統(tǒng)的分布式三冗余電源供電回路，包括三個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源，每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源通過一個(gè)空氣切換開關(guān)提供一路電源，其特征在于：三路電源均進(jìn)入卡籠箱后同時(shí)為與該卡籠箱相對(duì)應(yīng)的控制器及所有輸入輸出IO卡件提供電源，在控制器及每個(gè)輸入輸出IO卡件內(nèi)均設(shè)有一個(gè)各自獨(dú)立的電源冗余處理部件，所有電源冗余處理部件均采用三冗余方式。

優(yōu)選地，三冗余方式的電源冗余處理部件包括分別串接在三路電源的正極上的三個(gè)并聯(lián)的二極管，及分別反向串接在三路電源的負(fù)極上的三個(gè)并聯(lián)的二極管。

優(yōu)選地，所述開關(guān)穩(wěn)壓電源采用輸入為交直流220V二用，輸出為+24VDC的開關(guān)電源。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)使用三冗余電源方式克服現(xiàn)有技術(shù)中的供電電路在電源的二選一處理模件或系統(tǒng)的電源總線出故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)所有板卡出現(xiàn)崩潰，即存在單點(diǎn)失效故障模式且故障影響面極大。同時(shí)克服現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)雙冗余電源中的某個(gè)電源更換期間，從冗余電源降級(jí)成單個(gè)電源，造成系統(tǒng)的可利用率急劇下跌。

(2)采用三冗余電源處理部件的分散化設(shè)計(jì)理念，電源冗余處理元件沒有任何整套系統(tǒng)的全部或部分的共用部件，而是將之分布到系統(tǒng)的最小級(jí)組件一卡塊上，從而將三冗余電源處理部件均壞的超小概率事件的事故控制在最小范圍，而不影響系統(tǒng)的其它部件。克服現(xiàn)有技術(shù)中的電源處理元件均壞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)掛入到該卡籠箱電源總線的所有相應(yīng)板卡出現(xiàn)崩潰，造成系統(tǒng)的可利用率也會(huì)下跌。

本發(fā)明另外引申的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)模擬量輸入卡件給變送器供電的電源由卡件經(jīng)DC/DC點(diǎn)點(diǎn)隔離后輸出，對(duì)于每個(gè)DC/DC均由三路冗余電源饋電，比變送器采用獨(dú)立的外供電電源(單個(gè)或雙冗余)具有更高可靠性的特征。

(2)開關(guān)量輸入卡件的查詢電源由DC/DC隔離后輸出，對(duì)于每個(gè)DC/DC均由三路冗余電源饋電，比用獨(dú)立外供電電源(單個(gè)或雙冗余)作為查詢電源具有更高可靠性的特征。

(3)模擬量輸出卡輸出電源4-20mA或0-10V等采用DC/DC點(diǎn)點(diǎn)隔離后輸出，對(duì)于每個(gè)DC/DC均由三路冗余電源饋電，比現(xiàn)有技術(shù)的電源回路設(shè)計(jì)具有更高可靠性。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的外回路雙冗余電源供電電路示意圖；

圖2為傳統(tǒng)的內(nèi)回路雙冗余電源供電電路示意圖；

圖3為新型的三冗余電源供電電路示意圖；

圖4為本發(fā)明的分布式三冗余電源供電電路示意圖。

具體實(shí)施方式