機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，該接裝置包括機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路以及至少兩個串聯(lián)的電阻，所有電阻串聯(lián)后形成的電路與機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路均并聯(lián)且并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接電源的正極和負極，至少一個電阻兩端并聯(lián)有電壓傳感器，電壓傳感器一端連接該電源的正極或負極，另一端接地。本發(fā)明能同時對牽引電路和輔助系統(tǒng)電路進行接地檢測并保護，且不存在盲區(qū)，檢測靈敏、可靠性高、功耗低、壽命長，簡化了電路，提高了電力機車的電氣化水平，降低了運營成本，提高了電力機車運行的安全性和可靠性。
【專利說明】機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力機車、地鐵等領域的接地保護技術，尤其涉及一種機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置。
【背景技術】
[0002]為電力機車上的電氣設備由于絕緣老化或破損造成的接地而設置的保護電路稱為機車接地保護。機車發(fā)生接地故障時，如不及時保護，一但發(fā)生兩點或多點接地，則有可能會引發(fā)危險的短路、起火甚至爆炸等嚴重損壞設備或引起人員觸電的事故。因此在電力機車的主電路、輔助電路和控制電路中必須設有接地保護。
[0003]近年來，我國鐵路飛速發(fā)展，電氣化里程不斷增加，電力機車在鐵路運輸中的比重和作用越來越大，對電力機車的安全可靠性提出了更高的要求，因此電力機車的安全保護裝置受到極大的重視。電力機車的保護電路主要包括過電壓、過電流、接地和過載保護等，接地保護是保護裝置的重要組成部分。機車主電路發(fā)生接地故障會造成機車主電路無法正常工作，甚至造成機車電路及器件燒損。因此，靈敏可靠的實時接地檢測保護電路對機車安全運行意義重大。
[0004]我國現(xiàn)有交直型電力機車主電路檢測裝置大致分為兩種:有源接地檢測方式、無源接地檢測方式。有源接地檢測方式檢測設備多、體積大、機械動作繁瑣、檢修工作兩大、檢修成本高，且機車運行是振動較大，接地繼電器觸點易發(fā)生閉合或跳開，產(chǎn)生誤報警，同時有源接地檢測方式需將控制回路Iiov負極接地，形成控制回路IlOV和接觸網(wǎng)25kV共地的現(xiàn)象，對整個機車控制部分電器產(chǎn)生很大的電磁干擾。無源接地檢測方式，不需要外部輸入信號，通過交流側電路及主電路正負母線對地電壓波形的變化來判斷是否存在接地故障。無源接地檢測方式與有 源接地檢測方式比較，提高了系統(tǒng)檢測的精度和可靠性，由于省去了中間運放環(huán)節(jié)，減小了外部設備對主控制器的影響，提高了系統(tǒng)的抗干擾性，但是無源接地存在一定的保護“死區(qū)”，并且必須在高壓狀態(tài)下才能檢測接地故障。和諧型電力機車接地保護系統(tǒng)大多采用牽引電路與輔助電路分別使用各自獨立的接地保護電路。接地保護電路通常是通過采集多個電流或電壓傳感器的數(shù)據(jù)，分別對采集數(shù)據(jù)進行分析來判斷牽引和輔助電路的接地故障。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，用于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，實現(xiàn)對牽引和輔助電路中任何一點的接地進行實時檢測，且不存在盲區(qū)，具有檢測靈敏、可靠性高、功耗低、壽命長等特點，簡化了電路，進一步提高了電力機車的電氣化水平，降低了鐵路運營成本，大大提高了電力機車運行的安全性和可靠性。
[0006]本發(fā)明提供一種機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，該裝置包括機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路以及至少兩個串聯(lián)的電阻，所有所述電阻串聯(lián)后形成的電路與機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路均并聯(lián)且并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接電源的正極和負極，其中至少一個電阻兩端并聯(lián)有電壓傳感器，所述電壓傳感器一端連接該電源的正極或負極，另一端接地。
[0007]本發(fā)明提供的機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，通過該接地保護裝置能同時對牽引電路和輔助系統(tǒng)電路進行接地檢測并保護，并且能準確判斷出牽引和輔助電路的接地位置，接地保護采用中點接地方式，即將直流輸入電壓的正極和負極通過電阻串聯(lián)分壓形成中點，這里的中點是指電阻串聯(lián)的連接點，并通過該中點接地，該設計電路可以對牽引和輔助電路中任何一點的接地進行實時檢測，且不存在盲區(qū)，具有檢測靈敏、可靠性高、功耗低、壽命長等特點，由于主、輔電路采用的是同一套接地保護電路，簡化了設計電路，進一步提高了電力機車的電氣化水平，降低了鐵路運營成本，大大提高了電力機車運行的安全可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例提供的接地保護裝置的電路圖；
[0009]圖2為正常狀態(tài)下輔助負載的對地電壓；
[0010]圖3為正常狀態(tài)下電機的對地電壓；
[0011]圖4為機車牽引回路接地故障示意圖；
[0012]圖5為圖4中D側接地故障電壓傳感器輸出的波形圖；
[0013]圖6為圖4中P側接地故障電壓傳感器輸出的波形圖；
[0014]圖7為圖4中N側接地故障電壓傳感器輸出的波形圖；
[0015]圖8為輔助系統(tǒng)回路接地故障示意圖；
[0016]圖9為圖8中APU側接地故障電壓傳感器輸出的波形圖；
[0017]圖10為圖8中APU P側接地故障電壓傳感器輸出的波形圖；
[0018]圖11為圖8中APU N側接地故障電壓傳感器輸出的波形圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1-3所示，本發(fā)明實施例提供一種機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，該接地保護裝置包括機車牽引主電路5和輔助系統(tǒng)電路6以及至少兩個串聯(lián)的電阻，本實施例中的電阻為三個，分別為第一電阻1、第二電阻2和第三電阻3，所有所述電阻串聯(lián)后形成的電路與機車牽引主電路5和輔助系統(tǒng)電路6均并聯(lián)且并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接電源的正極和負極，其中至少一個電阻兩端并聯(lián)有電壓傳感器4，電壓傳感器4 一端連接該電源的正極或負極，另一端接地。
[0020]本實施例中第三電阻3與電壓傳感器4并聯(lián)，電壓傳感器4用于檢測第三電阻3兩端的電壓，并將該電壓值傳送給控制系統(tǒng)主處理單元，主處理單元對接收到的電壓值信號進行分析，能夠準確地判斷出接地故障的位置，這些接地故障位置包括機車牽引主電路正極接地、機車牽引主電路負極接地、機車牽引主電路其他部件接地、輔助系統(tǒng)電路正極接地、輔助系統(tǒng)電路負極接地和輔助系統(tǒng)電路負載接地，可實現(xiàn)電力機車主、輔電路接地故障的無“死區(qū)”檢測，當機車發(fā)生接地故障時，主處理單元自動對故障進行檢測分析定位，無需司機手動操作即可對故障進行隔離，大大提高了電力機車運行的安全性和可靠性。
[0021]因目前機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路的輸入電壓通常選用直流1800V，輔助負載的額定電壓通常在520V飛OOV之間，因此，作為本實施例的優(yōu)選方案，所述電源電壓為1800V，與電壓傳感器4并聯(lián)的電阻兩端的對地電壓在520V飛OOV之間。接地保護裝置與目前機車的運行參數(shù)相匹配，不需要輔助電路就可以直接使用，結構簡單，使用方便，當然不排除以后因上述參數(shù)變化而對本技術方案中上述參數(shù)作相應調整。下面就本方案如何實現(xiàn)做詳細說明，假設有兩個串聯(lián)的電阻，即第一電阻和第二電阻，且第二電阻與電壓傳感器并聯(lián)，第一電阻的阻值為R1、第二電阻的阻值為R2，則第二電阻與第一電阻阻值之比R2/R1在13/32~1/2之間，即可滿足第二電阻兩端的電壓在520V飛OOV之間。假設有三個串聯(lián)的電阻，即第一電阻、第二電阻和第三電阻，且第三電阻與電壓傳感器并聯(lián)，第一電阻的阻值為R1、第二電阻的阻值為R2、第三電阻的阻值為R3，則第三電阻阻值與第二電阻和第一電阻阻值之和得比R3/ (R1+R2)在13/32~1/2之間，即可滿足第三電阻兩端的電壓在520V飛OOV之間；若選用三個以上串聯(lián)的電阻，可參照上述原理對各電阻的阻值進行設定，使其滿足使用要求。
[0022]作為上述實施例的優(yōu)選方案，與電壓傳感器PT并聯(lián)的電阻兩端的對地電壓為540V。本實施例中為第三電阻3與電壓傳感器并聯(lián)，因此第三電阻3兩端的電壓即為輔助負載7兩端的電壓。因輔助負載7的額定電壓為540V，在該電壓條件下，輔助負載7的工作狀態(tài)最穩(wěn)定，經(jīng)輔助系統(tǒng)回路中的斬波電路后正壓方向的波形被過濾掉，因此第三電阻3兩端的電壓即為輔助負載7的電壓，因此，當與電壓傳感器4并聯(lián)的電阻兩端的對地電壓與輔助負載7的額定電壓相當時，機車的運行狀態(tài)最為穩(wěn)定。
[0023]作為上述 實施例的具體方案，電阻為三個且阻值均相等。該實施例中，第一電阻I
的阻值R1、第二電阻2的阻值R2及第三電阻3的阻值R3均為33K Ω，第二電阻2與第三
電阻3的連接部位與地相連，通過分壓原理可知，第一電阻I和第二電阻2共同的對地電壓
為1200V，第三電阻3的對地電壓為600V，電壓傳感器4并接在第三電阻3上。正常情況下
電壓傳感器4接地檢測電壓Ugl為:
【權利要求】
1.一種機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，該裝置至少包括機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路，其特征在于，該裝置還包括至少兩個串聯(lián)的電阻，所有所述電阻串聯(lián)后形成的電路與機車牽引主電路和輔助系統(tǒng)電路均并聯(lián)且并聯(lián)后形成的電路兩端分別連接電源的正極和負極，其中至少一個電阻兩端并聯(lián)有電壓傳感器，所述電壓傳感器一端連接該電源的正極或負極，另一端接地。
2.根據(jù)權利要求1所述的機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，其特征在于，所述電源電壓為1800V，與所述電壓傳感器并聯(lián)的電阻兩端的對地電壓在520V飛OOV之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，其特征在于，與所述電壓傳感器并聯(lián)的電阻兩端的對地電壓為540V。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的機車牽引和輔助系統(tǒng)一體化接地保護裝置，所述電阻為三個且阻值均相等。
【文檔編號】B60L3/00GK103770650SQ201210405663
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權日:2012年10月22日
【發(fā)明者】楊帆 申請人:中國北車集團大同電力機車有限責任公司