CN101162244A - 列车绝缘电阻检测记录仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车绝缘电阻检测记录仪及检测方法，属于电测量仪器技术领域。它包括：一个安装在机壳内的检测记录装置，还有一个智能控制器；所述的检测记录装置包括一个高压发生电路模块，一个绝缘电阻检测电路模块；所述绝缘电阻检测电路模块与智能控制器及高压发生电路模块连接；绝缘电阻检测电路模块的电路包括：一个具有继电器线圈和开关触点的转换开关电路，一个AD转换电路，还有一个安全保护电路；该安全保护电路的限流电阻与电流检测传感器和转换开关电路的开关触点连接。其优点是：实现对高压干线及设备正负极对地及正负线间绝缘电阻进行检测，并自动进行数据存储和历史数据查询，提高检测工作效率，保证干线及设备如列车等的安全运行。

Description

列车绝缘电阻检测记录仪及检测方法

技术领域

本发明涉及一种列车绝缘电阻检测记录仪及检测方法，属于电测量仪器技术领域，特别适用于铁路系统列车检修时作保证电气列车供电安全的检测记录仪。

背景技术

现有技术对DC600V列车、特别是旅客列车在每次检修前，均需对两路DC600V干线正负极对地及正负线间绝缘电阻进行检测。传统方法采用1000V兆欧表进行检测，数据由人工记录，工作量非常大，检测的质量、效果均受人的责任意思和行为能力影响，因而工作效率低，数据质量不稳定，影响供电干线及列车的运行安全和效率，且不能实现数据显示、查询和打印，不能通过通信接口实现与上位机数据传送，也不能自动保存，这样为维护、保养、监控带来困难，影响干线和列车设备的绝对安全。

发明内容

本发明的一个目的在于，克服现有技术的缺点与不足，提供一种列车绝缘电阻检测记录仪，实现对列车及设备正负极对地及正负线间绝缘电阻进行检测，实现数据显示、查询、打印，以及通过通信接口实现与上位机数据传送，便于维护、保养、监控，自动进行数据存储和历史数据查询，提高检测工作效率，保证干线及列车设备安全运行的目的。

本发明的另一个目的在于，提供一种用上述本发明列车绝缘电阻检测记录仪进行检测记录的方法，该方法在检测记录中迅速、准确，并能存储备查。

本发明的一种列车绝缘电阻检测记录仪的技术方案是：它包括一个安装在机壳内的检测记录装置，还有一个智能控制器；所述的检测记录装置包括一个高压发生电路模块，一个绝缘电阻检测电路模块；所述绝缘电阻检测电路模块与智能控制器及高压发生电路模块连接；绝缘电阻检测电路模块的电路包括：一个具有继电器线圈和开关触点的转换开关电路，一个AD转换电路，还有一个安全保护电路；该安全保护电路的限流电阻与电流检测传感器和转换开关电路的开关触点连接。

附加的技术特征分别为：

所述的机壳上设置有检测输入接线端子和数据输出接线端子；智能控制器连接一个显示屏，该智能控制器是可编程序控制器PLC，或单片机，或工控机。

所述的智能控制器为可编程序控制器PLC，它与机壳上的数据输出接线端子连接，或安装在机壳内，与机壳内的检测记录装置连接。

所述的智能控制器为单片机，安装在机壳内，与机壳内的检测记录装置连接。

所述的高压发生电路模块具有一个将直流安全电压转换至直流高压，产生直流高压模拟1000v兆欧表的高压发生电路，包括：高频升压变压器，其低压端连接有高频MOS管，还有稳压控制触发器；高压端连接有高压整流桥，还有一个与电阻并连的滤波电容器。

所述具有继电器线圈和开关触点的转换开关电路，其线圈具有驱动保护二级管，开关触点为常开触点；安全保护电路其限流电阻一端连接电流检测传感器，另一端连接转换开关电路的常开触点，限流电阻两端所并连的转换开关电路的开关触点为常开触点。

所述的直流安全电压为24V至36V；所述直流高压为小于等于DC1000V。

所述绝缘电阻检测电路模块其电路中有一个并连有电容的电流检测电阻；转换开关电路的转换开关是OMRON G6A-234P-ST-US。

用本发明的列车绝缘电阻检测记录仪进行绝缘电阻检测记录的方法技术方案是：包括下述步骤：

1)、开始：接通内、外部设备；

2)、选择回路I Y2通：即接通智能控制器输出开关信号Y2；

3)、检测漏电流I 11  Y0  Y5通：即干线I正极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0  Y5；

4)、检测漏电流I 12  Y1  Y4通：即干线I负极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y1  Y4；

5)、检测漏电流I 13  Y0  Y1通：即干线I正极对干线I负极漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0  Y1；

6)、计算R11、R12、R13：即计算三项绝缘电阻值：干线I正极对地绝缘电阻值R11；干线I负极对地绝缘电阻值R12；干线I正极对干线I负极绝缘电阻值R13；

7)、选择回路II  Y3通：即接通智能控制器输出开关信号Y3；

8)、检测漏电流I 21  Y0 Y5通：即干线II正极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0 Y5；

9)、检测漏电流I 22  Y1 Y4通：即干线II负极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y1 Y4；

10)、检测漏电流I 23  Y0 Y1通：即干线II正极对干线II负极漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0 Y1；

11)、计算R21、R22、R23：即计算三项绝缘电阻值：干线II正极对地绝缘电阻值R21；干线II负极对地绝缘电阻值R22；干线II正极对干线II负极绝缘电阻值R23。

本发明的列车绝缘电阻检测记录仪，由于绝缘电阻检测电路与干线间采用开关隔离，检测过程采用自动测量和计算，因此与传统兆欧表相比，具有在线检测、数据自动生成和存储等优点。本发明可实现对多路直流干线、交流干线、设备等的绝缘电阻检测。采用智能控制器，如可编程序控制器PLC，或单片机，或工控机控制、显示，实现数据显示、查询和打印，通过通信接口数据输出接线端子实现与上位机数据传送，便于维护、保养、监控，自动进行数据存储和历史数据查询，提高检测工作效率，保证干线及列车设备安全运行。

用本发明的列车绝缘电阻检测记录仪进行绝缘电阻检测记录的方法在检测记录中迅速、准确，并能存储备查。

结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：

附图说明

图1为绝缘电阻检测电路原理图。

图2为整机示意图。

图3为高压发生电路原理图。

图4为I路DC600V干线绝缘电阻等效图。

图5为II路DC600V干线绝缘电阻等效图。

图6为列车绝缘电阻检测记录仪检测其中I路干线技术方案原理图。

图7为两路DC600V干线绝缘电阻检测程序框图。

图1中：Y0～Y6-智能控制器输出开关信号，A/D-智能控制器输入模拟信号，R4-电流检测电阻，R5-限流电阻，PLC-可编程序控制器，S1～S9-转换开关电路的继电器线圈和开关触点，D1～D9-线圈驱动保护二极管。

图2中：1-显示屏，2-智能控制器，3-检测记录装置，3.1-高压发生电路模块，3.2-绝缘电阻检测电路模块，4-检测输入接线端子，5-数据输出接线端子。

图3中：N1-高频升压变压器，M1-稳压控制触发器，G1-高频MOS管，D-高压整流桥，C3-滤波电容器，R3-电阻。

图4、图6中：R11、R12、R13-分别是I路DC600V干线正极对地、干线负极对地、干线正负极间等效绝缘电阻。

图5中：R21、R22、R23-分别是II路DC600V干线正极对地、干线负极对地、干线正负极间等效绝缘电阻。

图6中：A1-电流检测传感器，S1、S2、S3、S4-转换开关电路的其中4个继电器线圈和开关触点。

图7中：I-I路，II-II路，Y0～Y5-智能控制器输出开关信号。

具体实施方式

如图1、2、3所示：一种列车绝缘电阻检测记录仪，它有一个安装在机壳内的检测记录装置3，用于程序控制和计算高压干线及用电设备正负极对地、及正负极之间绝缘电阻值，并存储在存储器中；还有一个智能控制器2(如图1中为可编程序控制器PLC)；所述的检测记录装置3有一个高压发生电路模块3.1，一个绝缘电阻检测电路模块3.2；所述绝缘电阻检测电路模块3.2与智能控制器2及高压发生电路模块3.1连接；绝缘电阻检测电路模块3.2的电路有一个具有继电器线圈和开关触点S1～S9的转换开关电路，选用高压继电器OMRON G6A-234P-ST-US，一个AD转换电路，还有一个安全保护电路；该安全保护电路的限流电阻R5为1KΩ，与电流检测传感器A1和转换开关电路的开关触点连接。所述的机壳上设置有检测输入接线端子4和数据输出接线端子5；如图1、2所示，智能控制器2连接一个显示屏1，选用液晶显示屏，该智能控制器2是可编程序控制器PLC，也可用单片机，或工控机。检测输入接线端子4为对外接线柱，从左到右分别代表为600I+、600I-、600II+、600II-，工作时，分别用导线连接对应待检测的干线；数据输出接线端子5为数据输出端口，本实施例采用标准的232端口，可以直接接上位机PC机，或者工控机，或者PLC机，本发明的列车绝缘电阻检测记录仪的数据可以通过该端口转存到上位机，还可以接打印机或远程监示器。智能控制器2为可编程序控制器PLC，本实施例选用体积小的安装在机壳内，与机壳内的检测记录装置3连接，大型的可编程序控制器PLC与机壳上的数据输出接线端子5连接，则是另外的实施例，选用工控机则是又一实施例。智能控制器2还有实施例为单片机，选用PIC16F877A，安装在机壳内，与机壳内的检测记录装置3连接。如图3所示，高压发生电路模块3.1具有一个将直流安全电压转换至直流高压，产生直流高压模拟1000v兆欧表的高压发生电路：它有一个高频升压变压器N1(选为24V/900V，容量20VA)，其低压端连接有高频MOS管G1，还有稳压控制触发器M1(选芯片NE555)；高压端连接有高压整流桥D(选IN4005)，还有一个与电阻R3并连的滤波电容器C3(选300μF，630V，3个串联)构成滤波器；进一步说明：稳压控制触发器M1驱动电路通过控制高频MOS管的通断，在高频升压变压器N1的原边，即低压端产生高频DC24V脉冲电源，此电源通过高频升压变压器N1的升压在其副边产生高压脉冲电源，经高压整流桥D整流、滤波电容器C3滤波后，输出直流DC1000V电源，从而实现直流安全电压至高压DC1000V的转换，产生DC1000V的模拟1000v兆欧表。所述具有继电器线圈和开关触点S1～S9的转换开关电路，其线圈具有驱动保护二级管D1～D9，开关触点S1～S9为常开触点；安全保护电路其限流电阻R5一端连接电流检测传感器A1，另一端连接的转换开关电路的常开触点，限流电阻R5两端所并连的转换开关电路的开关触点为常开触点S9，该S9的作用就是在给主回路(干线)通DC1000V电源前先断开，先通过R5给主回路DCIOOOV直流电源，如果回路中有短路现象，由于R5的限流作用，保证不损坏设备，同时通过电流传感器A1测量输出的电流，经过智能控制器2(图1中为可编程序控制器PLC，也可以是单片机或工控机)的计算，如果电流偏大，接近短路电流，就直接报警，如果电流较小，再接通开关S9，给待测回路通DC1000V直流电源，按照图7流程测量相关回路的绝缘值；进一步说明：直流高压电源在不同时刻加在被检的两路高压干线(I路、II路)正负极对地及正负极之间，并在对应时间检测通过的电流，通过计算得出两路被测高压干线正负极对地及正负极之间绝缘电阻值。其中，输出端加输出限流电阻R5，用于限制高压电源的输出电流，确保在输出端短路情况下不会损坏电源，同时保证被检测体的安全。直流安全电压为24V至36V；直流高压为小于等于DC1000V；本实施例直流安全电压为24V，直流高压为DC1000V。绝缘电阻检测电路模块3.2其电路中有一个并连有电容C4的电流检测电阻R4，本实施例电阻R4选为1000Ω，电容C4选为0.1μF。；转换开关电路的转换开关是OMRON G6A-234P-ST-US。

以下结合图4、5、6和原理对本发明再作说明如下：

图4为I路DC600V干线绝缘电阻等效图；图4中：R11、R12、R13分别为I路DC600V干线正极对地、干线负极对地、干线正负极间等效绝缘电阻。

图5为II路DC600V干线绝缘电阻等效图；图5中：R21、R22、R23分别为II路DC600V干线正极对地、干线负极对地、干线正负极间等效绝缘电阻。

图6为列车绝缘电阻检测记录仪针对图4所示I路DC600V干线进行检测记录的技术方案原理图：其中A1电流检测传感器一端接直流高压DC1000V，另一端接转换开关电路，S1、S2、S3、S4是转换开关电路的四个继电器线圈和常开触点；R11、R12、R13为对应图4所示I路DC600V干线正极对地、干线负极对地、干线正负极间等效绝缘电阻。

以下是一种用本发明所述列车绝缘电阻检测记录仪进行绝缘电阻检测记录的方法实施例。图7所示为两路(I路、II路)DC600V干线绝缘电阻检测框图。检测、记录步骤如下：

1)、开始：接通内、外部设备；

2)、选择回路I：接通智能控制器输出开关信号Y2；即继电器线圈S3通，控制对应S3常开触点通；

3)、检测漏电流I 11：即干线I正极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0  Y5；即继电器线圈S1、S7、S8通，控制对应S1、S7、S8常开触点通；

4)、检测漏电流I 12：即干线I负极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y1  Y4；即继电器线圈S2、S5、S6通，控制对应S2、S5、S6常开触点通；

5)、检测漏电流I 13：即干线I正极对干线I负极漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0  Y1；即继电器线圈S1、S2通，控制对应S1、S2常开触点通；

6)、计算R11、R12、R13：即计算三项绝缘电阻值：干线I正极对地绝缘电阻值R11；干线I负极对地绝缘电阻值R12；干线I正极对干线I负极绝缘电阻值R13；

7)、选择回路II：接通智能控制器输出开关信号Y3；

8)、检测漏电流：I 21，即干线II正极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0 Y5；

9)、检测漏电流：I 22，即干线II负极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y1 Y4；

10)、检测漏电流：I 23，即干线II正极对干线II负极漏电流；接通智能控制器输出开关信号Y0 Y1；

11)、计算R21、R22、R23：即计算三项绝缘电阻值：干线II正极对地绝缘电阻值R21；干线II负极对地绝缘电阻值R22；干线II正极对干线II负极绝缘电阻值R23。

上述实施例技术参数还有：

1.测量范围：    0MΩ～100MΩ

2.测量精度：    绝缘电阻范围：0MΩ～1MΩ，精度：0.1MΩ

绝缘电阻范围：1MΩ～100MΩ，精度：10％

本发明保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，它包括一个安装在机壳内的检测记录装置(3)，还有一个智能控制器(2)；所述的检测记录装置(3)包括一个高压发生电路模块(3.1)，一个绝缘电阻检测电路模块(3.2)；所述绝缘电阻检测电路模块(3.2)与智能控制器(2)及高压发生电路模块(3.1)连接；绝缘电阻检测电路模块(3.2)的电路包括：一个具有继电器线圈和开关触点(S1～S9)的转换开关电路，一个AD转换电路，还有一个安全保护电路；该安全保护电路的限流电阻(R5)与电流检测传感器(A1)和转换开关电路的开关触点连接。

2.按照权利要求1所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述的机壳上设置有检测输入接线端子(4)和数据输出接线端子(5)；智能控制器(2)连接一个显示屏(1)，该智能控制器(2)是可编程序控制器PLC，或单片机，或工控机。

3.按照权利要求1或2所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述的智能控制器(2)为可编程序控制器PLC，它与机壳上的数据输出接线端子(5)连接，或安装在机壳内，与机壳内的检测记录装置(3)连接。

4.按照权利要求1或2所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述的智能控制器(2)为单片机，安装在机壳内，与机壳内的检测记录装置(3)连接。

5.按照权利要求1所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述的高压发生电路模块(3.1)具有一个将直流安全电压转换至直流高压，产生直流高压模拟1000v兆欧表的高压发生电路，包括：高频升压变压器(N1)，其低压端连接有高频MOS管(G1)，还有稳压控制触发器(M1)；高压端连接有高压整流桥(D)，还有一个与电阻(R3)并连的滤波电容器(C3)。

6.按照权利要求1所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述具有继电器线圈和开关触点(S1～S9)的转换开关电路，其线圈具有驱动保护二级管(D1～D9)，开关触点(S1～S9)为常开触点；安全保护电路其限流电阻(R5)一端连接电流检测传感器(A1)，另一端连接转换开关电路的常开触点，限流电阻(R5)两端所并连的转换开关电路的开关触点为常开触点(S9)。

7.按照权利要求5所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述的直流安全电压为24V至36V；所述直流高压为小于等于DC1000V。

8.按照权利要求1或6所述的列车绝缘电阻检测记录仪，其特征在于，所述绝缘电阻检测电路模块(3.2)其电路中有一个并连有电容(C4)的电流检测电阻(R4)；转换开关电路的转换开关是OMRON G6A-234P-ST-US。

9.一种用权利要求1所述列车绝缘电阻检测记录仪进行绝缘电阻检测记录的方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)、开始：接通内、外部设备；

2)、选择回路I Y2通：即接通智能控制器输出开关信号(Y2)；

3)、检测漏电流I 11  Y0  Y5通：即干线I正极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号(Y0  Y5)；

4)、检测漏电流I 12  Y1  Y4通：即干线I负极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号(Y1  Y4)；

5)、检测漏电流I 13  Y0  Y1通：即干线I正极对干线I负极漏电流；接通智能控制器输出开关信号(Y0  Y1)；

6)、计算R11、R12、R13：即计算三项绝缘电阻值：干线I正极对地绝缘电阻值(R11)；干线I负极对地绝缘电阻值(R12)；干线I正极对干线I负极绝缘电阻值(R13)；

7)、选择回路II  Y3通：即接通智能控制器输出开关信号(Y3)；

8)、检测漏电流I 21  Y0 Y5通：即干线II正极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号(Y0 Y5)；

9)、检测漏电流I 22  Y1 Y4通：即干线II负极对地漏电流；接通智能控制器输出开关信号(Y1 Y4)；

10)、检测漏电流I 23  Y0 Y1通：即干线II正极对干线II负极漏电流；接通智能控制器输出开关信号(Y0 Y1)；

11)、计算R21、R22、R23：即计算三项绝缘电阻值：干线II正极对地绝缘电阻值(R21)；干线II负极对地绝缘电阻值(R22)；干线II正极对干线II负极绝缘电阻值(R23)。

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