CN219740038U - 一种双冗余结构的dcs服务器电源快速切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，属于电源设备技术领域，包括主服务器、备用服务器、第一输入端和第二输入端；第一输入端通过第一连接回路和第二连接回路分别与主服务器和备用服务器电连接；第二输入端通过第三连接回路和第四连接回路分别与主服务器和备用服务器电连接；第一连接回路和第三连接回路相互并联，第二连接回路和第四连接回路相互并联；第一连接回路上设置有静态开关一，第二连接回路上设置有静态开关二，第三连接回路上设置有静态开关三，第四连接回路上设置有静态开关四；还包括控制模块一和控制模块二。本实用新型避免了由于单一开关故障造成服务器失灵，能够有效防止切换过程中造成负载短时停电。

Description

一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置

技术领域

本实用新型涉及一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，属于电源设备技术领域。

背景技术

分散控制系统(DCS)是融计算机技术、控制技术、通信技术为一体，对生产过程进行监视、控制、操作和管理的一种控制系统，它既有监视功能，又具有控制功能，是电厂安全生产的核心，而随着火电系统单机容量的增大和参数的提高，热力系统变得更加复杂，在运行中必须监视的信息量和用于控制的指令量迅速增加，对DCS也提出了更高的要求。

由于DCS常常采用服务器/客户机结构，服务器的稳定性对DCS至关重要，因此现在的发电机组所应用的DCS服务器电源都采用冗余配置。将两路220VAC电源，经过电源切换开关形成一路稳定电源提供至主、备服务器，用以确保DCS服务器的安全。

现有DCS服务器电源切换装置为机械结构，且为单切换开关，以接触器为切换执行部件，切换功能用中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能，这种方式的缺点是：

①主回路接触器工作需要二次回路长期通电，容易产生温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障；

②如果是大负载情况下，转换时间相对比较长，为100毫秒以上，会造成负载断电；

③缺少失电报警装置，无法远程监视电源故障情况；

④单切换开关故障后将造成负载电源完全丢失，可靠性差。

因此急需进行改进。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本实用新型设计了一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，其避免了由于单一开关故障造成服务器失灵，能够有效地防止切换过程中造成负载短时停电。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，包括主服务器、备用服务器、第一输入端和第二输入端；所述第一输入端通过第一连接回路和第二连接回路分别与主服务器和备用服务器电连接；所述第二输入端通过第三连接回路和第四连接回路分别与主服务器和备用服务器电连接；所述第一连接回路和第三连接回路相互并联，所述第二连接回路和第四连接回路相互并联；所述第一连接回路上设置有静态开关一，所述第二连接回路上设置有静态开关二，所述第三连接回路上设置有静态开关三，所述第四连接回路上设置有静态开关四；所述静态开关一和静态开关二之间电连接有控制模块一，所述静态开关三和静态开关四之间均设置有控制模块二。

进一步的，所述控制模块一包括分别与静态开关一和静态开关二电连接的核心控制单元一，所述核心控制单元一电连接有掉电检测模块一；所述控制模块二包括分别与静态开关三和静态开关四电连接的核心控制单元二，所述核心控制单元二电连接掉电检测模块二；所述核心控制单元一与静态开关一和静态开关二之间以及核心控制单元二与静态开关三和静态开关四之间均设置有控制保护驱动模块；所述掉电检测模块一分别与第一连接回路和第三连接回路电连接且连接点分别设置在静态开关一和静态开关二的输入端；所述掉电检测模块二分别与第二连接回路和第四连接回路电连接且连接点分别设置在静态开关三和静态开关四的输入端。

进一步的，所述第一连接回路、第二连接回路、第三连接回路和第四连接回路上均设置有装置电源；所述第一连接回路上的装置电源设置在掉电检测模块一与第一连接回路连接处的前端；所述第二连接回路上的装置电源设置在掉电检测模块一与第二连接回路连接处的前端；所述第三连接回路上的装置电源设置在掉电检测模块二与第三连接回路连接处的前端；所述第四连接回路上的装置电源设置在掉电检测模块二与第四连接回路连接处的前端。

进一步的，所述核心控制单元一和核心控制单元二均电连接有警报模块，所述警报模块包括电流检测模块、失电报警模块和故障报警模块。

进一步的，与所述静态开关一电连接的所述控制保护驱动模块与核心控制单元一之间电连接有联锁防并列模块；与所述静态开关四电连接的所述控制保护驱动模块与核心控制单元二之间也电连接有联锁防并列模块。

与现有技术相比本实用新型有以下特点和有益效果：

1、本实用新型通过设置控制模块并且通过控制模块电连接静态开关，并且通过控制保护驱动模块的设置，利用控制模块以及控制保护驱动模块控制静态开关的开闭，采用了高速静态无触点切换设计原理，避免了接触器长期带电发热的情况。

2、本实用新型通过多个静态开关以及多条连接回路的设置形成静态开关的冗余结构，避免了由于单一开关故障造成服务器失灵，大大提高了稳定性。

3、本实用新型中，主服务器和备用服务器的输入来自不同的输入电源，确保不因一路电源故障时造成两台电源切换装置同时切换，避免装置未切换或切换错误造成服务器断电。

附图说明

图1是本实用新型的连接原理图；

图2是图1的A处的放大示意图；

图3是图1的B处的放大示意图。

其中附图标记为：1、主服务器；101、第一连接回路；102、第二连接回路；103、第三连接回路；104、第四连接回路；105、静态开关一；106、静态开关二；107、静态开关三；108、静态开关四；109、第一输入端；110、第二输入端；111、控制保护驱动模块；112、联锁防并列模块；

2、备用服务器；

3、掉电检测模块一；4、核心控制单元一；5、掉电检测模块二；6、核心控制单元二；

7、警报模块；701、电流检测模块；702、失电报警模块；703、故障报警模块；

8、装置电源。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行更详细的描述。

如图1至3所示，本实施例的双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，包括主服务器1、备用服务器2、第一输入端109和第二输入端110；第一输入端109通过第一连接回路101和第二连接回路102分别与DCS主服务器1和DCS备用服务器2电连接；

第二输入端110通过第三连接回路103和第四连接回路104分别与主服务器1和备用服务器2电连接；

第一连接回路101和第三连接回路103相互并联，第二连接回路102和第四连接回路104相互并联；

第一连接回路101上设置有静态开关一105，第二连接回路102上设置有静态开关二106，第三连接回路103上设置有静态开关三107，第四连接回路104上设置有静态开关四108；

静态开关一105和静态开关二106之间电连接有控制模块一，静态开关三107和静态开关四108之间均设置有控制模块二。

其中，第一输入端109连接主电源，第二输入端110连接备用电源。

进一步的，控制模块一包括分别与静态开关一105和静态开关二106电连接的核心控制单元一4，核心控制单元一4电连接有掉电检测模块一3；控制模块二包括分别与静态开关三107和静态开关四108电连接的核心控制单元二6，核心控制单元二6电连接掉电检测模块二5；核心控制单元一4与静态开关一105和静态开关二106之间以及核心控制单元二6与静态开关三107和静态开关四108之间均设置有控制保护驱动模块111；掉电检测模块一3分别与第一连接回路101和第三连接回路103电连接且连接点分别设置在静态开关一105和静态开关二106的输入端；掉电检测模块二5分别与第二连接回路102和第四连接回路104电连接且连接点分别设置在静态开关三107和静态开关四108的输入端。

进一步的，第一连接回路101、第二连接回路102、第三连接回路103和第四连接回路104上均设置有装置电源8；第一连接回路101上的装置电源8设置在掉电检测模块一3与第一连接回路101连接处的前端；第二连接回路102上的装置电源8设置在掉电检测模块一3与第二连接回路102连接处的前端；第三连接回路103上的装置电源8设置在掉电检测模块二5与第三连接回路103连接处的前端；第四连接回路104上的装置电源8设置在掉电检测模块二5与第四连接回路104连接处的前端。

其中，连接处的前端，具体指的是更靠近第一输入端109以及更靠近第二输入端110的一侧；

进一步的，核心控制单元一4和核心控制单元二6均电连接有警报模块7，警报模块7包括电流检测模块701、失电报警模块702和故障报警模块703。

进一步的，与静态开关一105电连接的控制保护驱动模块111与核心控制单元一4之间电连接有联锁防并列模块112；与静态开关四108电连接的控制保护驱动模块111与核心控制单元二6之间也电连接有联锁防并列模块112。

本实用新型的工作原理：

第一输入端109经静态开关一105和静态开关四108分别与DCS主服务器1和DCS备用服务器2电连接，第二输入端110经静态开关二106和静态开关三107分别与DCS主服务器1和DCS备用服务器2电连接；

第一连接回路101上的装置电源8的输入端和第二连接回路102上的装置电源8的输入端分别取第一输入端109输入的主电源以及第二输入端110输入的备用电源；

第三连接回路103上的装置电源8的输入端和第四连接回路104上的装置电源8的输入端分别取第一输入端109输入的主电源以及第二输入端110输入的备用电源；

各装置电源8相互独立，为本装置内部的逻辑回路供电，以保证任何一线路输入失电时，本装置的内部逻辑不受影响；

正常工作时，当掉电检测模块一3和掉电检测模块二5监测到与第一连接回路101连接的主电源输入正常时，则掉电检测模块一3和掉电检测模块二5将信号分别反馈给DSP核心控制单元一4和DSP核心控制单元二6，DSP核心控制单元一4和DSP核心控制单元二6均通过控制保护驱动模块111控制第一连接回路101上的静态开关一105和第四连接回路104上的静态开关四108闭合，同时通过控制保护驱动模块111控制第二连接回路102上的静态开关二106和第三连接回路103上的静态开关三107关断，即由主电源向主服务器1和备用服务器2供电；

正常工作时，当掉电检测模块一3监测到主电源输入失电或电压降低到额定电压的80％(±5v)，同时掉电检测模块二5监测到备用电源输入正常时，掉电检测模块一3将信号反馈给DSP核心控制单元一4，掉电检测模块二5将信号反馈给DSP核心控制单元二6，DSP核心控制单元一4和DSP核心控制单元二6均通过控制保护驱动模块111控制第一连接回路101上的静态开关一105和第四连接回路104上的静态开关四108关断，同时通过控制保护驱动模块111控制第二连接回路102上的静态开关二106和第三连接回路103上的静态开关三107闭合，即由备用电源向主服务器1和备用服务器2供电；

正常工作时，如果掉电检测模块一3和掉电检测模块二5监测到当前处于主电源失电或欠压状态时，且在由备用电源输出向负载供电的状态下，若主电源输入恢复正常，则DSP核心控制单元一4和DSP核心控制单元二6自动寻找合适的相角点进行切换(这个过程的时间为2～20s，目的是降低切换对输出的冲击)，即第一连接回路101上的静态开关一105和第四连接回路104上的静态开关四108闭合，第二连接回路102上的静态开关二106和第三连接回路103上的静态开关三107关断，即恢复由主电源向主服务器1和备用服务器2供电；

通过设置联锁防并列模块112，能够有效地防止静态开关一105和静态开关二106同时闭合以及防止静态开关三107和静态开关四108同时闭合，保证线路运行稳定；

通过设置警报模块8，可输出电流信号、失电报警信号和故障报警信号，便于远程监控本装置的状态。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，其特征在于：包括主服务器(1)、备用服务器(2)、第一输入端(109)和第二输入端(110)；

所述第一输入端(109)通过第一连接回路(101)和第二连接回路(102)分别与主服务器(1)和备用服务器(2)电连接；

所述第二输入端(110)通过第三连接回路(103)和第四连接回路(104)分别与主服务器(1)和备用服务器(2)电连接；

所述第一连接回路(101)和第三连接回路(103)相互并联，所述第二连接回路(102)和第四连接回路(104)相互并联；

所述第一连接回路(101)上设置有静态开关一(105)，所述第二连接回路(102)上设置有静态开关二(106)，所述第三连接回路(103)上设置有静态开关三(107)，所述第四连接回路(104)上设置有静态开关四(108)；

所述静态开关一(105)和静态开关二(106)之间电连接有控制模块一，所述静态开关三(107)和静态开关四(108)之间均设置有控制模块二。

2.根据权利要求1所述的一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，其特征在于：所述控制模块一包括分别与静态开关一(105)和静态开关二(106)电连接的核心控制单元一(4)，所述核心控制单元一(4)电连接有掉电检测模块一(3)；

所述控制模块二包括分别与静态开关三(107)和静态开关四(108)电连接的核心控制单元二(6)，所述核心控制单元二(6)电连接掉电检测模块二(5)；

所述核心控制单元一(4)与静态开关一(105)和静态开关二(106)之间以及核心控制单元二(6)与静态开关三(107)和静态开关四(108)之间均设置有控制保护驱动模块(111)；

所述掉电检测模块一(3)分别与第一连接回路(101)和第三连接回路(103)电连接且连接点分别设置在静态开关一(105)和静态开关二(106)的输入端；

所述掉电检测模块二(5)分别与第二连接回路(102)和第四连接回路(104)电连接且连接点分别设置在静态开关三(107)和静态开关四(108)的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，其特征在于：所述第一连接回路(101)、第二连接回路(102)、第三连接回路(103)和第四连接回路(104)上均设置有装置电源(8)；

所述第一连接回路(101)上的装置电源(8)设置在掉电检测模块一(3)与第一连接回路(101)连接处的前端；

所述第二连接回路(102)上的装置电源(8)设置在掉电检测模块一(3)与第二连接回路(102)连接处的前端；

所述第三连接回路(103)上的装置电源(8)设置在掉电检测模块二(5)与第三连接回路(103)连接处的前端；

所述第四连接回路(104)上的装置电源(8)设置在掉电检测模块二(5)与第四连接回路(104)连接处的前端。

4.根据权利要求2所述的一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，其特征在于：所述核心控制单元一(4)和核心控制单元二(6)均电连接有警报模块(7)，所述警报模块(7)包括电流检测模块(701)、失电报警模块(702)和故障报警模块(703)。

5.根据权利要求2所述的一种双冗余结构的DCS服务器电源快速切换装置，其特征在于：与所述静态开关一(105)电连接的所述控制保护驱动模块(111)与核心控制单元一(4)之间电连接有联锁防并列模块(112)；

与所述静态开关四(108)电连接的所述控制保护驱动模块(111)与核心控制单元二(6)之间也电连接有联锁防并列模块(112)。