CN104502789A - 一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路，包括：第一接地检测电路和第二接地检测电路。第二接地检测电路包括：第一电阻、第二电阻和电压检测装置；第一电阻的一端与牵引蓄电池的正极连接，另一端与第二电阻的一端连接；第二电阻的另一端与牵引蓄电池的负极连接；第一电阻和第二电阻的公共端接地；电压检测装置的一端接地且与第一电阻并联。其中，第一接地检测电路和第二接地检测电路通过第一接触器的开关和第二接触器的开关隔离。因此，在蓄电池供电模式下，牵引蓄电池的负极通过第二电阻接地，当出现牵引蓄电池的正极接地的情况下，能够有效避免短路现象，保证双源制地铁工程维护车的安全运行。

Description

一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路

技术领域

本发明涉及接地检测技术领域，特别是涉及一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路。

背景技术

在有直流接触网且接触网有电的情况下，地铁工程维护车可以采用直流接触网供电；在没有直流接触网或接触网没有电的情况下，地铁工程维护车可以采用蓄电池作为电源。在实际情况中，由于受到蓄电池容量的限制以及成本的限制，因此目前的地铁工程维护车一般都采用直流接触网和蓄电池两种供电模式，即本发明涉及的双源制地铁工程维护车。

图1为现有技术的主电路对应的接地检测电路的结构图。其中，双源制地铁工程维护车的主电路包括：受流装置10、接地回流装置11、牵引蓄电池12、牵引充电机13、牵引变流器14。在具体实施中，为了保证供电模式的安全性，需要接地检测电路检测主电路是否出现意外的接地点，即是否存在接地故障，如果存在接地故障，则接地检测电路把检测结果反馈至控制系统，控制系统根据接地检测结果做相应的保护动作，避免主电路出现过流、过热、短路等现象。

目前的接地检测电路通常为两个，通过两个差分式电流传感器15和16实现直流接触网供电模式和蓄电池供电模式下的接地检测。

当接触器的开关K1闭合，断路器Q1闭合时，受流装置10从直流接触网受流，传输至牵引变流器14，牵引变流器14变流成牵引电机需要的电源，接地回流装置11通过车轴车轮接入钢轨，以形成回路。由于差分式电流传感器15的输入端分别与受流装置10的输出端和接地回流装置11的输入端连接，根据差分式电流传感器15的工作原理可知，当主电路出现意外接地点时，则差分式电流传感器15就可以检测到。牵引充电机13的输入端的正极IN+和负极IN-与牵引变流器连接，牵引充电机13的输出端的正极OUT+和负极OUT-与牵引蓄电池12的正极和负极连接，在直流接触网供电模式下，牵引充电机13为牵引蓄电池12充电。差分式电流传感器16的输入端分别与牵引蓄电池12的正极和负极连接，输出端与二极管V1和接地回流装置11连接。根据差分式电流传感器16的工作原理可知，当牵引蓄电池的正极出现接地点时，则差分式电流传感器16就可以检测到。

当接触器的开关K2闭合，断路器Q1闭合时，牵引蓄电池12为牵引变流器14供电，差分式电流传感器16的输入端分别与牵引蓄电池的正极和负极连接。在蓄电池供电模式下，两个差分式电流传感器15和16均工作，当主电路出现意外接地点时，则差分式电流传感器15和16就可以检测到，原理同上。

如图1所示，二极管V1的正极与差分式电流传感器的输出端连接，负极与接触器的开关K2连接，可以防止串电现象，保证安全。

由于在蓄电池供电模式下，牵引蓄电池12的负极直接接地，且牵引蓄电池12的正、负极直接与差分式电流传感器16连接，当出现接地故障时，尤其是牵引蓄电池12的正极接地时，将发生短路现象，产生很大的接地电流，严重影响双源制地铁工程维护车的安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路，在牵引蓄电池供电模式下，保证双源制地铁工程维护车的安全运行。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路，包括：用于在直流接触网供电的情况下检测接地故障的第一接地检测电路，还包括：用于在牵引蓄电池供电的情况下检测所述接地故障的第二接地检测电路，所述第二接地检测电路包括：第一电阻、第二电阻和电压检测装置；

所述第一电阻的一端与牵引蓄电池的正极连接，另一端与所述第二电阻的一端连接；

所述第二电阻的另一端与所述牵引蓄电池的负极连接；

所述第一电阻和所述第二电阻的公共端接地；

所述电压检测装置的一端接地且与所述第一电阻并联；

其中，所述第一接地检测电路和所述第二接地检测电路通过用于控制所述直流接触网供电的第一接触器的开关和用于控制所述牵引蓄电池供电的第二接触器的开关隔离。

优选的，所述电压检测装置为电压传感器；

所述电压传感器的一端接地且与所述第一电阻并联，用于在测量结果超过预设范围时，反馈至所述双源制地铁工程维护车的控制系统。

优选的，所述第一接地检测电路为差分式电流传感器；

所述差分式电流传感器的输入端与受流装置的输出端和接地回流装置的输入端连接，所述差分式电流传感器的输出端与所述第一接触器的开关连接。

优选的，所述第一接触器的开关为双联动型，

所述第一接触器的两个开关分别与所述差分式电流传感器的输出端的正极和负极连接。

本发明所提供的双源制地铁工程维护车的接地检测电路，通过第一电阻与牵引蓄电池的正极连接，另一端与第二电阻的一端连接；第二电阻的另一端与牵引蓄电池的负极连接，且第一电阻和第二电阻的公共端接地，因此，在蓄电池供电模式下，牵引蓄电池的负极通过第二电阻接地，当出现牵引蓄电池的正极接地的情况下，能够有效避免短路现象，保证双源制地铁工程维护车的安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的主电路对应的接地检测电路的结构图；

图2为本发明提供的一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路，包括：用于在直流接触网供电的情况下检测接地故障的第一接地检测电路，还包括：用于在牵引蓄电池供电的情况下检测所述接地故障的第二接地检测电路，所述第二接地检测电路包括：第一电阻、第二电阻和电压检测装置；

所述第一电阻的一端与牵引蓄电池的正极连接，另一端与所述第二电阻的一端连接；

所述第二电阻的另一端与所述牵引蓄电池的负极连接；

所述第一电阻和所述第二电阻的公共端接地；

所述电压检测装置的一端接地且与所述第一电阻并联；

其中，所述第一接地检测电路和所述第二接地检测电路通过用于控制所述直流接触网供电的第一接触器的开关和用于控制所述牵引蓄电池供电的第二接触器的开关隔离。

图2为本发明提供的一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路的结构图。第一接地检测电路20的输入端与受流装置10和接地回流装置11连接。第二接地检测电路21包括：第一电阻R1、第二电阻R2和电压检测装置22。第一电阻R1的一端与牵引蓄电池12的正极连接，另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与牵引蓄电池12的负极连接，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端接地；电压检测装置22的一端接地且与所述第一电阻R1并联。第一接地检测电路20和第二接地检测电路21之间设置有第一接触器的开关和第二接触器的开关。

在直流接触网供电模式下，第一接地检测电路20和第二接地检测电路21的工作情况：

当第一接触器的开关K3和断路器Q2闭合时，受流装置10为牵引变流器14供电，第一接地检测电路20用于检测接地故障。牵引充电机13通过牵引变流器14为牵引蓄电池12充电。二极管V2和V3可以有效隔离，防止串电现象。第二检测电路21检测的是牵引蓄电池12的正极和负极之间的电压，当牵引蓄电池12的正极出现接地时，电压检测装置22检测到的电压为零；当与牵引充电机13输入端IN+连接的主电路正极出现直接接地时，电压检测装置22检测的电压将在0V和牵引蓄电池12的电压之间变化，变化频率与牵引充电机13的电力电子开关器件的开关频率相同。根据电压检测装置22检测到的电压值可以判断出接地故障发生的大致位置。

在牵引蓄电池供电模式下，第一接地检测电路20和第二接地检测电路21的工作情况：

当第二接触器的开关K4和断路器Q2闭合时，牵引蓄电池12为牵引变流器14供电，第二接地检测电路21检测接地故障，第一接地检测电路20不工作。由于第一接触器的开关K3断开，牵引蓄电池12的负极不直接接地。

在具体实施中，主电路正常工作的情况下，电压检测装置22检测到的电压U₁与牵引蓄电池12的电压U的关系为：

$\frac{U_1}{U}=\frac{R_1}{R_1+R_2}$

其中，R₁为第一电阻R1的阻值，R₂为第二电阻R2的阻值。

如果电压检测装置22检测到的电压值超出了预设的范围，则认为存在接地故障。为了本领域技术人员更加理解本发明提供的双源制地铁工程维护车的接地检测电路，这里给出一个具体的应用场景。

在具体实施中，如果取R₁＝R₂＝10kΩ，设定主电路正极对地绝缘电阻值R_p＜50kΩ时，主电路正极对地绝缘下降，则存在接地故障；设定主电路负极对地绝缘电阻值R_N＜50kΩ时，主电路负极对地绝缘下降，则存在接地故障。当R_p＜50kΩ，主电路正极接地，且主电路负极对地绝缘正常时，电压检测装置22检测到的电压U₁与牵引蓄电池12的电压U的关系为：当R_N＜50kΩ，主电路负极接地，且主电路正极对地绝缘正常时，电压检测装置22检测到的电压U₁与牵引蓄电池12的电压U的关系为： $\frac{U_1}{U}=\frac{R_1//R_2}{R_1//R_P+R_2}>55\%.$

由此可见，可以根据电压检测装置22检测到的电压U₁与牵引蓄电池12的电压U的比值关系确定是否存在接地故障，即当时，认为主电路正极出现接地；当时，认为主电路负极出现接地。

本发明提供的双源制地铁工程维护车的接地检测电路，在蓄电池供电模式下，牵引蓄电池的负极通过第二电阻接地，因此，当出现牵引蓄电池的正极接地时，不会发生短路现象。此外，在直流接触网供电模式下，可以根据电压检测装置检测到的电压判断出现接地故障的位置；在蓄电池供电模式下，可以根据电压检测装置检测到的电压和牵引蓄电池的电压的关系判断出现接地故障的位置。

需要说明的是，图2仅是一种具体的应用场景，并不代表只能是图2这一种结构图。另外，第一电阻和第二电阻的阻值，以及主电路正极对地绝缘电阻值和主电路负极对地绝缘电阻值都是举例说明，并不是唯一值。在牵引蓄电池供电模式下，为了双源制地铁工程维护车的安全性，可以选取阻值较大的电阻作为第一电阻R1和第二电阻R2，当出现牵引蓄电池正极接地的情况下，漏电流较小，确保双源制地铁工程维护车可以继续作业，待完成作业后再排除接地故障。

作为一种优选的实施方式，所述第一接地检测电路为差分式电流传感器；

所述差分式电流传感器的输入端与受流装置的输出端和接地回流装置的输入端连接，所述差分式电流传感器的输出端与所述第一接触器的开关连接。

如图2所示，第一接地检测电路20为差分式电流传感器，差分式电流传感器的输入端与受流装置10的输出端和接地回流装置11的输入端连接，差分式电流传感器的输出端与第一接触器的开关K3连接。当第一接触器的开关K3闭合且断路器Q2闭合时，双源制地铁工程维护车接受直流接触网供电。

作为一种优选的实施方式，所述第一接触器的开关为双联动型，所述第一接触器的两个开关分别与所述差分式电流传感器的输出端的正极和负极连接。

如图2所示，第一接触器的开关K3为双联动型，两个开关分别与差分式电流传感器的输出端的正极和负极连接。

需要说明的是，第一接触器的开关可以不是双联动型，如果不是双联动型则可以将开关设置于差分式电流传感器的输出端的负极。

作为一种优选的实施方式，所述电压检测装置为电压传感器；

所述电压传感器的一端接地且与所述第一电阻并联，用于在测量结果超过预设范围时，反馈至所述双源制地铁工程维护车的控制系统。

如图2所示，可以选取电压传感器作为电压检测装置22，电压传感器与第一电阻R1并联，且电压传感器的一端接地。当电压传感器检测到的电压超过预设范围时，则反馈至控制系统。

需要说明的是，电压检测装置还可以是其它的装置，并不一定是电压传感器，只要能够检测电压即可。本发明中所述的预设范围需要根据第一电的阻值、第二电阻的阻值、主电路正极对地绝缘电阻的阻值和主电路负极对地绝缘电阻的阻值确定。

以上对本发明所提供的双源制地铁工程维护车的接地检测电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种双源制地铁工程维护车的接地检测电路，包括：用于在直流接触网供电的情况下检测接地故障的第一接地检测电路，其特征在于，还包括：用于在牵引蓄电池供电的情况下检测所述接地故障的第二接地检测电路，所述第二接地检测电路包括：第一电阻、第二电阻和电压检测装置；

所述第一电阻的一端与牵引蓄电池的正极连接，另一端与所述第二电阻的一端连接；

所述第二电阻的另一端与所述牵引蓄电池的负极连接；

所述第一电阻和所述第二电阻的公共端接地；

所述电压检测装置的一端接地且与所述第一电阻并联；

其中，所述第一接地检测电路和所述第二接地检测电路通过用于控制所述直流接触网供电的第一接触器的开关和用于控制所述牵引蓄电池供电的第二接触器的开关隔离。

2.根据权利要求1所述的双源制地铁工程维护车的接地检测电路，其特征在于，所述电压检测装置为电压传感器；

所述电压传感器的一端接地且与所述第一电阻并联，用于在测量结果超过预设范围时，反馈至所述双源制地铁工程维护车的控制系统。

3.根据权利要求1所述的双源制地铁工程维护车的接地检测电路，其特征在于，所述第一接地检测电路为差分式电流传感器；

所述差分式电流传感器的输入端与受流装置的输出端和接地回流装置的输入端连接，所述差分式电流传感器的输出端与所述第一接触器的开关连接。

4.根据权利要求3所述的双源制地铁工程维护车的接地检测电路，其特征在于，所述第一接触器的开关为双联动型，

所述第一接触器的两个开关分别与所述差分式电流传感器的输出端的正极和负极连接。