电力机车给客车的DC600V改进型电源及其在线绝缘检测电路的制作方法

本发明属于电力机车技术领域，更具体地，涉及电力机车给客车的dc600v改进型电源及其在线绝缘检测电路。

背景技术：

随着铁路客车运营技术的不断成熟，客车车厢的制造技术也不断完善，运营安全也得到极大的提高。但是目前严重影响客车供电安全的并不是客车车厢自身的设计，而是来源于牵引机车的dc600v供电系统。为了避免韶山型电力机车产生的浮地电压进入客车影响乘客安全，强制加入600ω的对地平衡电阻，见图1，本领域也常将该结构运用与和谐型电力机车，实际上和谐型电力机车整车与地是完全隔离的不会产生浮地电压，这种设计是多余的。由于平衡电阻阻值过小，导致漏电流和在线绝缘检测标准严重降低，还经常出现误判。在这种状态下只要列车内部发生接地，保护电路稍有延时就可能烧毁设备，安全隐患很大。按tb/t3063-2002旅客列车dc600v供电系统技术条件，旅客列车每节车箱dc600v的在线绝缘值要大于100kω-600kω，但由于并联的平衡电阻小无法实施2k以上绝缘电阻值的在线检测，导致执行标准改为tb/t3063-2011，在线绝缘值大于2kω就合格，创造了在线绝缘的国际最低标准。为了和列车运行绝缘状态保持一致，还要求地面供电检测时也要在电源上加装600ω的对地平衡电阻，使整列客车绝缘完全处于非正常检测状态。

由于和谐型电力机车对地平衡电阻阻值过小，600v电源本身v+与v-的波动很容易引起漏电流检测装置的误判，经常导致机务段和客运段的矛盾。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明公开电力机车给客车的dc600v改进型电源及其在线绝缘检测电路，电力机车的主回路、辅助回路和控制回路均采用无源接地检测，使各独立回路两端的对地电压完全均衡，完全抑制浮地电压的产生，保证600v正负两端对地电压相等，同时增加在线绝缘检测装置，检测到故障后，输出报警信号，防止接地故障。

本发明采取以下具体技术方案：

电力机车给客车的dc600v改进型电源及其在线绝缘检测电路，包含接入直流正负母线之间的两对地平衡电阻，两对地平衡电阻之间接地，保证正负两端对地电压相等，使整列车任何一点接地都处于安全状态，同时，对两平衡电阻进行在线绝缘检测，在线绝缘检测电路采用非平衡电桥法测量计算直流电源正、负对机车地的绝缘电阻，发生故障时即刻报警并输出控制信号防止接地。

优选的，所述非平衡电桥法采用的检测电路分别在靠近直流电源正、负对机车地的对地平衡电阻侧并联设置有补偿电阻r7与补偿电阻r8，分别由开关k1、开关k2控制是否接入。

优选的，所述补偿电阻r7与开关k1并联有采样电阻r4，补偿电阻r8与开关k2并联有采样电阻r6，分别对其采集电压值v1、v2。

优选的，当采集到电压v1>v2时，控制开关k2闭合接入补偿电阻r8，人为降低v1电压以保证检测精度。

优选的，当采集到电压v2>v1时，控制开关k1闭合接入补偿电阻r7，人为降低v2电压以保证检测精度。

优选的，所述在线绝缘检测电路检测到的数据可通过485串口输出。

优选的，所述改进型电源满足tb/t3063-2002标准。

优选的，所述改进型电源选用20k-50k的对地平衡电阻。

本发明的有益效果为：

(1)本发明在dc600v改进型电源上增加在线绝缘检测电路，电力机车运行过程中实时进行在线绝缘检测，一旦出现绝缘异常，立即输出报警信号，可以避免接地故障的发生；

(2)在线绝缘检测电路简单，判断方法简便可靠；

(3)本发明选择20k-50k的大阻值绝缘对地平衡电阻，保证dc600v正负两端对地电压相等，极大的提高旅客列车的安全性能，使整列车任何一点接地都处于安全状态。

附图说明

图1为现有技术和谐型和韶山型电力机车给客车的dc600v电源平衡电阻接线图；

图2为和谐型电力机车给客车的dc600v改进型电源平衡电阻接线图；

图3为dc600v改进型电源在线绝缘检测原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。

实施例1

和谐型电力机车主回路、辅助回路和控制回路均采用无源接地检测，如图2所示，和谐型电力机车给客车的dc600v改进型电源，接入直流正负母线之间的两对地平衡电阻，我们选取阻值为50k的大电阻作为对地平衡电阻，两对地平衡电阻之间接地，保证正负两端对地电压相等，使整列车任何一点接地都处于安全状态，同时，对dc600v直流电源正负两端增加在线绝缘检测电路，在线绝缘检测电路实时检测绝缘电阻，可通过485串口输出测试数据，发生故障时即刻报警并输出控制信号，防止接地故障。

如图3所示，在线绝缘检测电路采用非平衡电桥法分别测量计算出其直流电源正、负对机车地的绝缘电阻r+和r-。非平衡电桥电路分别在靠近直流电源正、负对机车地的绝缘电阻侧并联设置有补偿电阻r7与补偿电阻r8，补偿电阻r7与补偿电阻r8分别与开关k1、开关k2串联，开关闭合/断开控制是否接入电阻补偿，开关k1并联有电阻r3与采样电阻r4的串联电路，开关k2并联有电阻r5与采样电阻r6的串联电路，分别对采样电阻r4、r6实时检测到电压值v1、v2。

根据非平衡电桥法分析可得：

开关k1、k2全部断开时，直流正端对地电压直流负端对地电压

当开关k1闭合时，设v1、v2会变为v1'、v2'，此时直流正端对地电压直流负端对地电压设计r3、r4远大于r+，其通过的电流可忽略，则有，其中，v3、v4、v5、v6均可检测出来，所以我们结合式(1)、式(2)可求出此时的绝缘电阻r+和r-。

当开关k2闭合时，同上原理，可得所以我们结合式(1)、式(3)可求出此时的绝缘电阻r+和r-。

′

直流电源正对机车地的绝缘电阻r+为在线绝缘检测电路的测试值r+与对地平衡电阻r1的并联值，解除并联，得到在线绝缘电路检测的直流电源正对机车地的绝缘电阻测试值同理，得到直流电源负对机车地的绝缘电阻测试值

在机车运行时不断检测绝缘状态的变化，同时，当采集到电压v1>v2时，判断直流电源负端发生接地，控制开关k2闭合接入补偿电阻r8，相当于人为降低v1电压以保证检测精度；当采集到电压v2>v1时，判断直流电源正端发生接地，控制开关k1闭合接入补偿电阻r7，相当于人为降低v2电压以保证检测精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。