專利名稱：一種基于不平衡電橋法的機車控制回路接地檢測電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力機車控制回路的接地監(jiān)測電路。
背景技術：
機車110V直流電源是機車控制單元、信號通訊系統(tǒng)、繼電器保護回路及其他自動 裝置的工作電源。由于電力機車運行環(huán)境惡劣，110V電氣設備或導線的絕緣損壞常常會造 成電路的接地故障，雖然單點接地故障對機車的運行不會產生影響，但是若出現(xiàn)兩處或兩 處以上的多點接地故障時，電路可能會產生短路而燒損設備和導線，從而嚴重影響機車正 常運行的安全性和可靠性。因此對機車直流絕緣監(jiān)測方法的研究顯得十分重要。
目前，在機車上應用的控制回路接地保護方法主要有兩種
1.直流機車上的控制回路接地保護方法 直流機車控制回路接地保護原理如圖1所示，L+和L-為控制回路的正負極，& 為控制回路的負載電阻，Q為接地自動開關，R為接地限流電阻，K為接地繼電器，控制回路 L-極通過Q、R和K的并聯(lián)電路接地。當L+極接地時，控制回路正負極通過Q短路，因Q的 動作電流值很小，所以自動開關Q立即動作斷開，控制回路電源直接作用在R。 R和K上，K 吸和動作，并連鎖輸出接地故障信號到機車控制系統(tǒng)，產生報警信號。R限制短路電流，維持 機車帶故障運行。目前這種接地保護方式在SS4改、SS4B等直流機車上廣泛應用。
這種方法簡單，不需要太多的元器件，但這種方法存在明顯的缺陷如果L-負極 上某點也發(fā)生了接地，這種接地保護方式失效，L+和L-直接短路，導致機車直流控制系統(tǒng) 無法工作，嚴重者可能燒損控制回路上的電氣設備。
2.電橋法 用電橋法檢測機車控制回路接地故障的原理是用直流正負極對地絕緣電阻和任 意設置的兩個電阻組成電橋，其中絕緣電阻是衡量介質絕緣性能好壞的物理量，用于此處， 即指正負極對地的絕緣程度，它在數(shù)值上等于介質所具有的電阻值。系統(tǒng)正常時，電橋平 衡。當控制回路某一點發(fā)生接地時，電橋失去平衡，產生報警信號。目前中華之星、奧星、哈 車和藍箭等機車上應用了這種接地保護方法。
這種方法簡單，但存在明顯的缺陷 ①當正負極絕緣電阻均等下降或數(shù)值接近時，即使已經超過報警極限，這種方法 無法檢測出接地故障； ②當正負極對地絕緣電阻數(shù)值都在正常范圍內，但相差很大時，這種方法會產生 誤報警。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種基于不平衡電橋法的機車控 制回路接地檢測電路，能夠實時在線監(jiān)測直流電源系統(tǒng)正負母線對地的絕緣電阻，消除接 地故障給機車運行帶來的安全隱患。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是，一種基于不平衡電橋法的機車控制 回路接地檢測電路，包括正母線、負母線、負載電阻及正、負母線對地的絕緣電阻，所述正、 負母線與地之間均連接有兩條檢測支路， 一條由已知電阻構成，另一條由已知電阻和切換 開關串聯(lián)構成。 綜上所述，本發(fā)明提供機車控制回路接地檢測電路通過檢測正負母線對地的絕緣 電阻大小判定機車控制回路存在的接地故障，克服了傳統(tǒng)方法的不足，對接地故障預先報 警，消除接地故障給機車正常運行帶來的安全隱患，提高機車的正常使用效率。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的工作原理進行詳細描述


圖1是現(xiàn)有直流機車控制回路接地保護電路原理圖；
圖2是本發(fā)明所述接地檢測電路原理圖。
具體實施例方式
參照圖2，L+和L-為機車控制回路的正負母線，f為接地端子，RP和RN分別為待 測的正負母線對地的絕緣電阻，RC1、 RC2、 RC3和RC4為測量用的已知阻值的精密電阻，RC5 為負載，Sl和S2為切換開關。 設控制回路的電網電壓為U， RP〃RC3為Rcp， RN〃RC4為Rcn("〃"表示兩電阻 并聯(lián))，Rcp、Rcn對地電壓分別為Ucp、Ucn。其中Ucp和Ucn的大小可以分別通過采集Rc3 和Rc4兩端的電壓得之。 當開關S1， S2全部斷開時，測量RC3和RC4兩端電壓為UcpO和UcnO，由圖可知， 所測的UcpO和UcnO分別為此時正負母線與地之間的電壓，由此可得<formula>formula see original document page 4</formula> 當開關S1閉合，S2斷開時，則在正母線與地之間加入了一個標準電阻RC1，測量此 時RC3和RC4兩端的電壓，得到正負母線與地之間的電壓分別為Ucpl和Ucnl，由此可得 <formula>formula see original document page 4</formula>
由(1)式和(2)式聯(lián)合可以得到
<formula>formula see original document page 4</formula> 由上兩式計算出Rcp和Rcn的值，由于RC3和RC4的電阻值已知，因此可以通過電 阻并聯(lián)原理計算得到控制回路正負母線對地的絕緣電阻Rp和Rn。 當計算所得的Rp值小于設定值時，系統(tǒng)判定機車控制回路正極存在接地故障；
當計算所得的Rn值小于設定值時，系統(tǒng)判定機車控制回路負極存在接地故障。
由原理圖可知，在下面兩種情況中，也可以通過上述推斷方法得到控制回路正負 母線對地的絕緣電阻
d —DrMf UcpO'Ucnl—UcnO'Ucpl
①S1和S2全部斷開；S1斷開和S2閉合；
②Sl閉合和S2斷開；S1斷開和S2閉合。 進一步的，基于上述監(jiān)測電路，還可以進行斷線判斷，其步驟為 設定圖中負載RC5上采集的電壓是U1(電網電壓)；RC4上采集的電壓是U2。將
Ul和U2進行比較 ①如果Ul為0，則首先判斷L-斷開； ②當Ul > 0V時，正常情況下，由圖可知，Ul肯定大于U2 ;如果L+斷開，RC4相當 于和RC3、RC5串聯(lián)電路并聯(lián)，將出現(xiàn)U2 > U1，所以當U2 > Ul X)V時，可判斷L+斷開；
③當Ul > 0V時，正常情況下，Sl閉合S2斷開；S1斷開S2閉合，這兩種情況下由 于阻值的變化導致U2的兩次檢測電壓不同，但當古斷開時，則會造成U2在兩種阻值不同 的情況下電壓相同，所以當U2的兩次檢測電壓不同時，則判斷t斷開。
權利要求
一種基于不平衡電橋法的機車控制回路接地檢測電路，包括正母線、負母線、負載電阻及正、負母線對地的絕緣電阻，其特征是，所述正、負母線與地之間均連接有兩條檢測支路，一條由已知電阻構成；另一條由已知電阻和切換開關串聯(lián)構成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于不平衡電橋法的機車控制回路接地檢測電路，包括正母線、負母線、負載電阻及正、負母線對地的絕緣電阻，所述正、負母線與地之間均連接有兩條檢測支路，一條由已知電阻構成，另一條由已知電阻和切換開關串聯(lián)構成。本發(fā)明通過檢測正負母線對地的絕緣電阻大小判定機車控制回路存在的接地故障，克服了傳統(tǒng)方法的不足，對接地故障預先報警，消除接地故障給機車正常運行帶來的安全隱患，提高機車的正常使用效率。
文檔編號G01R31/02GK101738560SQ200810143598
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權日2008年11月14日
發(fā)明者毛業(yè)軍, 陳愛軍 申請人:南車株洲電力機車有限公司