CN109245026B - 列车、列车供电系统及其漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车、列车供电系统及其漏电保护装置，其中，供电系统包括用于给列车供电的电网和车载电池组，漏电保护装置包括：与电网正极相连的第一断路器；与第一断路器和列车受电正极相连的第一正极接触器；与电网负极和列车受电负极相连第一负极接触器；与电池正极和列车受电正极相连的第二正极接触器；与电池负极和列车受电负极相连的第二负极接触器；第一漏电保护组件，用于检测列车高压正极是否发生漏电；控制器，用于控制断路器和各接触器的通断以实现电网或车载电池组给列车供电，当电网给列车供电，列车高压正极发生漏电时，控制器或第一漏电保护组件控制第一断路器断开，由此，提升了列车运行的安全性和可靠性。

Description

列车、列车供电系统及其漏电保护装置

技术领域

本发明涉及列车供电技术领域，特别涉及一种列车供电系统的漏电保护装置、一种列车供电系统和一种列车。

背景技术

随着科技的发展，我国铁路已跨入高速客运的时代，列车对人们的出行提供了极大的方便。目前，列车主要通过电网供电，且主要采用直流干线供电方式。一旦电网供电时列车端出现故障，如漏电故障，将直接影响列车的供电情况，还可能导致列车无法运行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种列车供电系统的漏电保护装置，该装置既可以通过电网供电，也可以通过车载电池组供电，同时，还能够实现电网供电模式和电池供电模式下的漏电保护。

本发明的第二个目的在于提出一种列车供电系统。

本发明的第三个目的在于提出一种列车。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种列车供电系统的漏电保护装置，所述列车供电系统包括用于给列车供电的电网、用于给列车供电的车载电池组，所述漏电保护装置包括：第一断路器，所述第一断路器的一端与所述电网的高压正极相连；第一正极接触器，所述第一正极接触器的一端与所述第一断路器的另一端相连，所述第一正极接触器的另一端连接到所述列车的受电正极端；第一负极接触器，所述第一负极接触器的一端与所述电网的高压负极相连，所述第一负极接触器的另一端连接到所述列车的受电负极端；第二正极接触器，所述第二正极接触器的一端与所述车载电池组的正极相连，所述第二正极接触器的另一端分别与所述第一正极接触器的另一端和所述列车的受电正极端相连；第二负极接触器，所述第二负极接触器的一端与所述车载电池组的负极相连，所述第二负极接触器的另一端分别与所述第一负极接触器的另一端和所述列车的受电负极端相连；第一漏电保护组件，所述第一漏电保护组件连接在列车车体与所述电网的高压负极之间，所述第一漏电保护组件用于检测所述列车的高压正极是否发生漏电，并在所述列车的高压正极发生漏电时输出漏电信号；控制器，所述控制器用于接收所述漏电信号，并对所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器、所述第二正极接触器和所述第二负极接触器进行控制，其中，当所述电网给所述列车供电时，所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均闭合，所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均断开，如果所述列车的高压正极发生漏电，所述控制器或所述第一漏电保护组件则控制所述第一断路器断开。

根据本发明实施例的列车供电系统的漏电保护装置，不仅可以通过电网给列车供电，还可以通过车载电池组给列车供电，且当通过电网给列车供电时，如果判断列车的高压正极发生漏电，则通过控制器或第一漏电保护组件控制第一断路器断开，以实现对列车的漏电保护，由此，提升了列车运行的安全性和可靠性。

另外，根据本发明上述实施例提出的列车供电系统的漏电保护装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，当所述车载电池组给所述列车供电时，所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均断开，所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均闭合，所述列车的高压正极与所述列车车体之间形成绝缘。

根据本发明的一个实施例，所述第一漏电保护组件包括：串联在所述列车车体与所述电网的高压负极之间的漏电检测电阻和反向二极管；漏电检测单元，所述漏电检测单元用于检测流过所述漏电检测电阻的电流或所述漏电检测电阻的两端电压，并在流过所述漏电检测电阻的电流大于预设电流或所述漏电检测电阻的两端电压大于预设电压时判断所述列车的高压正极发生漏电。

根据本发明的一个实施例，所述第一漏电保护组件还包括连接在所述电网的高压负极与所述反向二极管的负极端之间的接地开关。

根据本发明的一个实施例，所述漏电检测单元包括过电流保护继电器，所述过电流保护继电器串联在所述反向二极管与所述漏电检测电阻之间，所述过电流保护继电器包括：第一引脚，所述第一引脚与所述反向二极管的正极端相连；第二引脚，所述第二引脚与所述漏电检测电阻相连；第三引脚，所述第三引脚与低压电源正极相连；第四引脚，所述第四引脚与低压电源负极相连；第一开关，所述第一开关的第一端作为所述过电流保护继电器的第五引脚，所述第一开关的第二端作为所述过电流保护继电器的第六引脚，所述第一开关的第三端作为所述过电流保护继电器的第七引脚，所述第一开关连接到所述第一断路器的控制回路；第二开关，所述第二开关的第一端作为所述过电流保护继电器的第八引脚，所述第二开关的第二端作为所述过电流保护继电器的第九引脚，所述第二开关的第三端作为所述过电流保护继电器的第十引脚；其中，当所述电网给所述列车供电时，如果流过所述漏电检测电阻的电流大于预设电流，所述过电流保护继电器则通过所述第一开关触发所述第一断路器的控制回路，以控制所述第一断路器断开，并通过所述过电流保护继电器的第八至第十引脚向所述控制器输出所述漏电信号。

根据本发明的一个实施例，所述漏电检测单元包括过电压保护继电器，所述过电压保护继电器并联在所述漏电检测电阻的两端，所述过电压保护继电器包括：第一引脚，所述第一引脚分别与所述反向二极管的正极端和所述漏电检测电阻的一端相连；第二引脚，所述第二引脚分别与所述漏电检测电阻的另一端和所述列车车体相连；第三引脚，所述第三引脚与低压电源正极相连；第四引脚，所述第四引脚与低压电源负极相连；第三开关，所述第三开关的第一端作为所述过电压保护继电器的第五引脚，所述第三开关的第二端作为所述过电压保护继电器的第六引脚，所述第三开关的第三端作为所述过电压保护继电器的第七引脚，所述第三开关连接到所述第一断路器的控制回路；第四开关，所述第四开关的第一端作为所述过电压保护继电器的第八引脚，所述第四开关的第二端作为所述过电压保护继电器的第九引脚，所述第四开关的第三端作为所述过电压保护继电器的第十引脚；其中，当所述电网给所述列车供电时，如果所述漏电检测电阻的两端电压大于预设电压，所述过电压保护继电器则通过所述第三开关触发所述第一断路器的控制回路，以控制所述第一断路器断开，并通过所述过电压保护继电器的第八至第十引脚向所述控制器输出所述漏电信号。

根据本发明的一个实施例，所述控制器包括第一漏电信号采集端、第二漏电信号采集端、第三漏电信号采集端、第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端和第五控制端，所述第一漏电信号采集端、第二漏电信号采集端和第三漏电信号采集端分别对应连接所述过电流保护继电器的第八至第十引脚或所述过电压保护继电器的第八至第十引脚，所述第一控制端与所述第一断路器的控制端相连，所述第二控制端与所述第一正极接触器的控制端相连，所述第三控制端与所述第一负极接触器的控制端相连，所述第四控制端与所述第二正极接触器的控制端相连，所述第五控制端与所述第二负极接触器的控制端相连，其中，当所述电网给所述列车供电时，所述控制器分别通过所述第一控制端至所述第三控制端输出闭合信号以控制所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均闭合，并分别通过所述第四控制端和所述第五控制端输出断开信号以控制所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均断开，以及在接收到所述漏电信号时通过所述第一控制端输出断开信号以控制所述第一断路器断开；当所述车载电池组给所述列车供电时，所述控制器分别通过所述第一控制端至所述第三控制端输出断开信号以控制所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均断开，并分别通过所述第四控制端和所述第五控制端输出闭合信号以控制所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均闭合。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还包括漏电信号输出端、第一电源端和第二电源端，所述第一电源端连接低压电源正极，所述第二电源端连接低压电源负极，所述控制器由低压电源供电，且在所述列车的高压正极发生漏电时通过所述漏电信号输出端输出漏电保护信号至列车，以使所述列车执行漏电保护动作。

根据本发明的一个实施例，所述漏电保护装置，还包括：绝缘检测组件，所述绝缘检测组件连接在所述车载电池组的负极与所述列车车体之间，所述绝缘检测组件采用直流电流注入的方式检测所述车载电池组与所述列车车体之间的绝缘阻抗，并将所述绝缘阻抗发送给所述控制器，以便所述控制器在所述绝缘阻抗低于预设值时进行漏电报警。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘检测组件包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述车载电池组的负极相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述列车车体相连；第一切换开关，所述第一切换开关的第一端与所述第一电阻的另一端相连；第一双向电源，所述第一双向电源的第一端与所述第一切换开关的第二端相连，所述第一双向电源的第二端与所述第一切换开关的第三端相连，所述第一双向电源的第三端与第四端相连后连接到所述第二电阻的另一端；第一电压检测器，所述第一电压检测器用于检测所述第一双向电源的电压；第一电流检测器，所述第一电流检测器用于检测流过所述第二电阻的正向电流和反向电流；第一检测单元，所述第一检测单元与所述控制器的绝缘电阻信号端相连，所述第一检测单元用于根据所述第一双向电源的电压、流过所述第二电阻的正向电流和反向电流、以及所述第一电阻和第二电阻的阻值计算所述车载电池组与所述列车车体之间的绝缘阻抗，并将所述绝缘阻抗发送至所述绝缘电阻信号端。

根据本发明的一个实施例，所述第一检测单元根据以下公式计算所述绝缘阻抗：

Rx＝2*U1/(L1+L2)-r1-r2

其中，Rx为所述绝缘阻抗，U1为所述第一双向电源的电压，L1和L2分别为流过所述第二电阻的正向电流和反向电流，r1和r2分别为所述第一电阻和第二电阻的阻值。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘检测组件包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述车载电池组的负极相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述列车车体相连；第二切换开关，所述第二切换开关的第一端与所述第三电阻的另一端相连；第二双向电源，所述第二双向电源的第一端与所述第二切换开关的第二端相连，所述第二双向电源的第二端与所述第二切换开关的第三端相连，所述第二双向电源的第三端与第四端相连后连接到所述第四电阻的另一端；第二电压检测器，所述第二电压检测器用于检测所述第二双向电源的电压；第三电压检测器，所述第三电压检测器用于检测所述第四电阻两端的正向电压和反向电压；第二检测单元，所述第二检测单元与所述控制器的绝缘电阻信号端相连，所述第二检测单元用于根据所述第二双向电源的电压、所述第四电阻两端的正向电压和反向电压、以及所述第三电阻和第四电阻的阻值计算所述车载电池组与所述列车车体之间的绝缘阻抗，并将所述绝缘阻抗发送至所述绝缘电阻信号端。

根据本发明的一个实施例，所述第二检测单元根据以下公式计算所述绝缘阻抗：

Rx＝2*U2*R2/(U3+U4)-R3-R4

其中，Rx为所述绝缘阻抗，U2为所述第二双向电源的电压，U3和U4分别为所述第四电阻两端的正向电压和反向电压，R3和R4分别为所述第三电阻和第四电阻的阻值。

根据本发明的一个实施例，所述列车供电系统还包括DC-DC变换器，所述DC-DC变换器的第一端与所述第一正极接触器的另一端相连，所述DC-DC变换器的第二端与所述第一负极接触器的另一端相连，所述DC-DC变换器的第三端与所述车载电池组的正极相连，所述DC-DC变换器的第四端与所述车载电池组的负极相连，其中，所述DC-DC变换器的第一端和第二端为输入端，第三端和第四端为输出端，所述输入端和所述输出端相互隔离，当所述电网给所述列车供电时，所述电网还通过所述DC-DC变换器给所述车载电池组充电。

进一步地，本发明提出了一种列车供电系统，其包括上述实施例的列车供电系统的漏电保护装置。

本发明实施例的列车供电系统，采用上述列车供电系统的漏电保护装置，不仅可以通过电网给列车供电，还可以通过车载电池组给列车供电，且当通过电网给列车供电时，如果第一漏电保护组件判断列车的高压正极发生漏电，则通过控制器或第一漏电保护组件控制第一断路器断开，以实现对列车的漏电保护，由此，提升了列车运行的安全性和可靠性。

更进一步地，本发明提出了一种列车，其包括上述实施例的列车供电系统的漏电保护装置。

本发明实施例的列车，采用上述列车供电系统的漏电保护装置，不仅可以通过电网供电，还可以通过车载电池组供电，且当通过电网供电时，如果判断列车的高压正极发生漏电，则通过控制器或第一漏电保护组件控制第一断路器断开，以实现漏电保护，由此，提升了自身运行的安全性和可靠性

附图说明

图1为根据本发明第一个实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图2是根据本发明第二个实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图4是根据本发明另一个具体实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图5是根据本发明第三个实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图6是根据本发明一个具体示例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图7是根据本发明另一个具体示例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图8是根据本发明第四个实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的列车供电系统的方框图；

图10是根据本发明实施例的列车的方框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的列车供电系统的漏电保护装置、列车供电系统和列车。

在本发明的实施例中，列车供电系统包括用于给列车供电的电网1、用于给列车供电的车载电池组2。其中，列车可以是跨座式单轨列车。

图1是根据本发明一个实施例的列车供电系统的漏电保护装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的漏电保护装置包括：第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1、第一负极接触器KF1、第二正极接触器KM2、第二负极接触器KF2、第一漏电保护组件10和控制器20。

其中，参见图1，第一断路器HSCB的一端与电网1的高压正极A+相连；第一正极接触器KM1的一端与第一断路器HSCB的另一端相连，第一正极接触器KM1的另一端连接到列车的受电正极端B+；第一负极接触器KF1的一端与电网1的高压负极A-相连，第一负极接触器KF1的另一端连接到列车的受电负极端B-；第二正极接触器KM2的一端与车载电池组2的正极C+相连，第二正极接触器KM2的另一端分别与第一正极接触器KM1的另一端和列车的受电正极端B+相连；第二负极接触器KF2的一端与车载电池组2的负极C-相连，第二负极接触器KF2的另一端分别与第一负极接触器KF1的另一端和列车的受电负极端B-相连。第一漏电保护组件10连接在列车车体3与电网1的高压负极A-之间，第一漏电保护组件10用于检测列车的高压正极是否发生漏电，并在列车的高压正极发生漏电时输出漏电信号。控制器20用于接收漏电信号，并对第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1、第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2进行控制。

在本发明的实施例中，当电网1给列车供电时，第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1均闭合，第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2均断开，如果列车的高压正极发生漏电，控制器20或第一漏电保护组件10则控制第一断路器HSCB断开。

具体地，电网1的高压正极A+与车体之间绝缘，控制器20可通过列车上的低压电源(图中未示出)进行供电。当电网1给列车供电时，控制器20控制第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1均闭合，并控制第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2均断开。如果第一漏电保护组件10检测到列车的高压正极发生漏电，控制器20接收到漏电信号，第一漏电保护组件10或控制器20则控制第一断路器HSCB断开。由此，实现了电网供电模式下对列车的漏电保护。

可选地，在控制第一断路器HSCB断开时，可通过第一漏电保护组件10优先进行控制，也可以通过控制器20进行优先控制。

在本发明的另一个实施例中，当车载电池组2给列车供电时，第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1均断开，第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2均闭合，列车的高压正极与列车车体3之间形成绝缘。

具体地，当车载电池组2给列车供电时，控制器20控制第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1均断开，且控制第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2均闭合，在列车的高压正极与列车车体3之间形成绝缘，由此，实现了通过车载电池组给列车供电。

需要说明的是，可以在车载电池组2的正极C+与第二正极接触器KM2之间接入第二断路器，且在列车车体3与车载电池组2的负极C-之间接入一第二漏电保护组件。当车载电池组2给列车供电时，如果第二漏电保护组件检测到列车的高压正极发生漏电，则输出相应的漏电信号。进而控制器20接收到漏电信号，第二漏电保护组件或控制器20则可控制第二断路器断开。由此，实现了电池供电模式下对列车的漏电保护。其中，第二漏电保护组件的电路结构与第一漏电保护组件10的电路结构可以是相同的。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，第一漏电保护组件10包括：漏电检测电阻R、反向二极管D和漏电检测单元11。

参见图2，漏电检测电阻R和反向二极管D串联在列车车体3与电网1的高压负极A-之间。漏电检测单元11用于检测流过漏电检测电阻R的电流或漏电检测电阻R的两端电压，并在流过漏电检测电阻R的电流大于预设电流或漏电检测电阻R的两端电压大于预设电压时判断列车的高压正极发生漏电。

可选地，参见图2，第一漏电保护组件10还可以包括连接在电网1的高压负极与反向二极管D的负极端之间的接地开关QS。其中，接地开关QS为常闭开关，其用以避免对断路器和/或接触器进行误操作。

在本发明的一个示例中，如图3所示，漏电检测单元11包括过电流保护继电器KA，过电流保护继电器KA串联在反向二极管D与漏电检测电阻R之间，过电流保护继电器KA包括第一引脚1a～第十引脚10a、第一开关S1和第二开关S2。

参见图3，第一引脚1a与反向二极管D的正极端相连，第二引脚2a与漏电检测电阻R相连，第三引脚3a与低压电源正极D+相连，第四引脚4a与低压电源负极D-相连。第一开关S1的第一端作为过电流保护继电器KA的第五引脚5a，第一开关S1的第二端作为过电流保护继电器KA的第六引脚6a，第一开关S1的第三端作为过电流保护继电器KA的第七引脚7a，第一开关S1连接到第一断路器HSCB的控制回路。第二开关S2的第一端作为过电流保护继电器KA的第八引脚8a，第二开关S2的第二端作为过电流保护继电器KA的第九引脚9a，第二开关S2的第三端作为过电流保护继电器KA的第十引脚10a。

其中，参见图3，第五引脚5a、第六引脚6a为常开，第五引脚5a、第七引脚7a为常闭，第八引脚8a、第九引脚9a为常开，第八引脚8a、第十引脚10a为常闭。

在本发明的示例中，当电网1给列车供电时，如果流过漏电检测电阻R的电流大于预设电流，过电流保护继电器KA则通过第一开关S1触发第一断路器HSCB的控制回路，以控制第一断路器HSCB断开，并通过过电流保护继电器KA的第八至第十引脚8a～10a向控制器20输出漏电信号。

由此，在通过电网给列车供电时，根据流过漏电检测电阻的电流对列车的高压正极是否发生漏电进行判断，并在列车的高压正极发生漏电时通过过电流保护继电器控制第一断路器断开，以实现对列车的漏电保护。

在本发明的另一个示例中，如图4所示，漏电检测单元11包括过电压保护继电器KC，过电压保护继电器KC并联在漏电检测电阻R的两端，过电压保护继电器KC包括：第一引脚1c～第十引脚10c、第三开关S3和第四开关S4。

参见图4，第一引脚1c分别与反向二极管D的正极端和漏电检测电阻R的一端相连，第二引脚2c分别与漏电检测电阻R的另一端和列车车体3相连，第三引脚3c与低压电源正极D+相连，第四引脚4c与低压电源负极D-相连，第三开关S3的第一端作为过电压保护继电器KC的第五引脚，第三开关S3的第二端作为过电压保护继电器KC的第六引脚6c，第三开关S3的第三端作为过电压保护继电器KC的第七引脚7c，第三开关S3连接到第一断路器HSCB的控制回路。第四开关S4的第一端作为过电压保护继电器KC的第八引脚8c，第四开关S4的第二端作为过电压保护继电器KC的第九引脚9c，第四开关S4的第三端作为过电压保护继电器KC的第十引脚10c。

其中，参见图4，第五引脚5c、第六引脚6c为常开，第五引脚5c、第七引脚7c为常闭，第八引脚8c、第九引脚9c为常开，第八引脚8c、第十引脚10c为常闭。

在本发明的示例中，当电网1给列车供电时，如果漏电检测电阻R的两端电压大于预设电压，过电压保护继电器KC则通过第三开关S3触发第一断路器HSCB的控制回路，以控制第一断路器HSCB断开，并通过过电压保护继电器KC的第八至第十引脚8c～10c向控制器20输出漏电信号。

由此，在通过电网给列车供电时，根据漏电检测电阻两端的电压对列车的高压正极是否发生漏电进行判断，并在列车的高压正极发生漏电时通过过电压保护继电器控制第一断路器断开，以实现对列车的漏电保护。

进一步地，参见图3、4，控制器20包括第一漏电信号采集端g1、第二漏电信号采集端g2、第三漏电信号采集端g3、第一控制端b1、第二控制端b2、第三控制端b3、第四控制端b4和第五控制端b5。第一漏电信号采集端g1、第二漏电信号采集端g2和第三漏电信号采集端g3分别对应连接过电流保护继电器KA的第八至第十引脚8a～10a(参见图3)或过电压保护继电器KC的第八至第十引脚8c～10c(参见图4)，第一控制端b1与第一断路器HSCB的控制端d1相连，第二控制端b2与第一正极接触器KM1的控制端d2相连，第三控制端b3与第一负极接触器KF1的控制端d3相连，第四控制端b4与第二正极接触器KM2的控制端d4相连，第五控制端b5与第二负极接触器KF2的控制端d5相连。

其中，当电网1给列车供电时，控制器20分别通过第一控制端b1至第三控制端b3输出闭合信号以控制第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1均闭合，并分别通过第四控制端b4和第五控制端b5输出断开信号以控制第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2均断开，以及在接收到漏电信号时通过第一控制端b1输出断开信号以控制第一断路器HSCB断开。

当车载电池组2给列车供电时，控制器20分别通过第一控制端b1至第三控制端b3输出断开信号以控制第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1和第一负极接触器KF1均断开，并分别通过第四控制端b4和第五控制端b5输出闭合信号以控制第二正极接触器KM2和第二负极接触器KF2均闭合。

需要说明的是，第二开关S2、第四开关S4均可作为漏电保护动作的检测电路。具体地，第二开关S2的第一端、第四开关S4的第一端可接地，当第一漏电保护组件未输出漏电信号时，第一-第三漏电信号采集端g1-g3采集的信号可以是010，当第一漏电保护组件输出漏电信号时，第一-第三漏电信号采集端g1-g3采集的信号则为001，即列车的高压正极出现漏电时，第二开关S2、第四开关S4的第二端、第三端输出信号发生跳变。

更进一步地，参见图3、4，控制器20还包括漏电信号输出端o、第一电源端e1和第二电源端e2，第一电源端e1连接低压电源正极D+，第二电源端e2连接低压电源负极D-，控制器20由低压电源供电，且在列车的高压正极发生漏电时通过漏电信号输出端o输出漏电保护信号至列车(如整车控制器)，以使列车执行漏电保护动作。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，漏电保护装置还可以包括绝缘检测组件30。绝缘检测组件30连接在车载电池组2的负极C-与列车车体之间，绝缘检测组件30采用直流电流注入的方式检测车载电池组2与列车车体3之间的绝缘阻抗，并将绝缘阻抗发送给控制器20，以便控制器20在绝缘阻抗低于预设值时进行漏电报警。

具体地，在本发明的一个示例中，如图6所示，绝缘检测组件30包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一切换开关K1、第一双向电源V1、第一电压检测器31、第一电流检测器32和第一检测单元33。

参见图6，第一电阻R1的一端与车载电池组2的负极相连，第二电阻R2的一端与列车车体3相连，第一切换开关K1的第一端与第一电阻R1的另一端相连，第一双向电源V1的第一端与第一切换开关K1的第二端相连，第一双向电源V1的第二端与第一切换开关K1的第三端相连，第一双向电源V1的第三端与第四端相连后连接到第二电阻R2的另一端。第一电压检测器31用于检测第一双向电源V1的电压，第一电流检测器32用于检测流过第二电阻R2的正向电流和反向电流。第一检测单元33与控制器20的绝缘电阻信号端相连，第一检测单元33用于根据第一双向电源V1的电压、流过第二电阻R2的正向电流和反向电流、以及第一电阻R1和第二电阻R2的阻值计算车载电池组2与列车车体3之间的绝缘阻抗，并将绝缘阻抗发送至绝缘电阻信号端h。

具体地，第一检测单元33根据以下公式(1)计算绝缘阻抗：

Rx＝2*U1/(L1+L2)-r1-r2 (1)

其中，Rx为绝缘阻抗，U1为第一双向电源V1的电压，L1和L2分别为流过第二电阻R2的正向电流和反向电流，r1和r2分别为第一电阻R1和第二电阻R2的阻值。

进一步地，当车载电池组2与列车车体3之间的绝缘阻抗低于预设值时，控制器11可进行漏电报警。例如，可以在漏电保护装置中设置蜂鸣器，控制器11通过控制蜂鸣器发出“嘀嘀”的声音进行漏电报警。

在本发明的另一个示例中，如图8所示，绝缘检测组件30包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第二切换开关K2、第二双向电源V2、第二电压检测器34、第三电压检测器35和第二检测单元36。

参见图8，第三电阻R3的一端与车载电池组2的负极相连，第四电阻R4的一端与列车车体3相连，第二切换开关K2的第一端与第三电阻R3的另一端相连，第二双向电源V2的第一端与第二切换开关K2的第二端相连，第二双向电源V2的第二端与第二切换开关K2的第三端相连，第二双向电源V2的第三端与第四端相连后连接到第四电阻R4的另一端。第二电压检测器34用于检测第二双向电源V2的电压，第三电压检测器35用于检测第四电阻R4两端的正向电压和反向电压。第二检测单元36与控制器20的绝缘电阻信号端相连，第二检测单元36用于根据第二双向电源V2的电压、第四电阻R4两端的正向电压和反向电压、以及第三电阻R3和第四电阻R4的阻值计算车载电池组2与列车车体3之间的绝缘阻抗，并将绝缘阻抗发送至绝缘电阻信号端h。

具体地，第二检测单元36根据以下公式(2)计算绝缘阻抗：

Rx＝2*U2*R2/(U3+U4)-r3-r4 (2)

其中，Rx为绝缘阻抗，U2为第二双向电源V2的电压，U3和U4分别为第二电阻两端的正向电压和反向电压，r3和r4分别为第三电阻R3和第四电阻R4的阻值。

进一步地，当车载电池组2与列车车体3之间的绝缘阻抗低于预设值时，控制器11可控制蜂鸣器发出“嘀嘀”的声音进行漏电报警。

在本发明的一个实施例中，如图8所示，列车供电系统1000还包括DC-DC变换器4，DC-DC变换器4的第一端与第一正极接触器KM1的另一端相连，DC-DC变换器4的第二端与第一负极接触器KF1的另一端相连，DC-DC变换器4的第三端与车载电池组2的正极C+相连，DC-DC变换器4的第四端与车载电池组2的负极C-相连，其中，DC-DC变换器4的第一端和第二端为输入端，第三端和第四端为输出端，输入端和输出端相互隔离，当电网1给列车供电时，电网1还通过DC-DC变换器4给车载电池组2充电。

具体地，当电网1给列车供电时，第一断路器HSCB、第一正极接触器KM1、第一负极接触器KF1、第二正极接触器KM2、第二负极接触器KF2均闭合，电网1可实现通过DC-DC变换器4给车载电池组2充电。

综上，根据本发明实施例的列车供电系统的漏电保护装置，不仅可以通过电网给列车供电，还可以通过车载电池组给列车供电，且当通过电网给列车供电时，如果根据流过漏电检测电阻的电流或其两端的电压判断列车的高压正极发生漏电，则通过控制器控制第一断路器断开，以实现对列车的漏电保护，由此，提升了列车运行的安全性和可靠性。另外，在电网给列车供电时，电网还可以通过DC-DC变换器给车载电池组供电，进而利于满足车载电池组给列车供电的需求。

图9是根据本发明实施例的列车供电系统的方框图。如图9所示，该列车供电系统1000包括上述实施例的列车供电系统的漏电保护装置100。

本发明实施例的列车供电系统，采用上述漏电保护装置，不仅可以通过电网给列车供电，还可以通过车载电池组给列车供电，且当通过电网给列车供电时，如果根据流过漏电检测电阻的电流或其两端的电压判断列车的高压正极发生漏电，则通过控制器或第一漏电保护组件控制第一断路器断开，以实现对列车的漏电保护，由此，提升了列车运行的安全性和可靠性。

图10是根据本发明实施例的列车的方框图。如图10所示，该列车2000包括上述实施例的列车供电系统的漏电保护装置100。

本发明实施例的列车，采用上述漏电保护装置，不仅可以通过电网供电，还可以通过车载电池组供电，且当通过电网供电时，如果根据流过漏电检测电阻的电流或其两端的电压判断自身的高压正极发生漏电，则通过控制器或第一漏电保护组件控制第一断路器断开，以实现自身的漏电保护，由此，提升了自身运行的安全性和可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述列车供电系统包括用于给列车供电的电网、用于给列车供电的车载电池组，所述漏电保护装置包括：

第一断路器，所述第一断路器的一端与所述电网的高压正极相连；

第一正极接触器，所述第一正极接触器的一端与所述第一断路器的另一端相连，所述第一正极接触器的另一端连接到所述列车的受电正极端；

第一负极接触器，所述第一负极接触器的一端与所述电网的高压负极相连，所述第一负极接触器的另一端连接到所述列车的受电负极端；

第二正极接触器，所述第二正极接触器的一端与所述车载电池组的正极相连，所述第二正极接触器的另一端分别与所述第一正极接触器的另一端和所述列车的受电正极端相连；

第二负极接触器，所述第二负极接触器的一端与所述车载电池组的负极相连，所述第二负极接触器的另一端分别与所述第一负极接触器的另一端和所述列车的受电负极端相连；

第一漏电保护组件，所述第一漏电保护组件连接在列车车体与所述电网的高压负极之间，所述第一漏电保护组件用于检测所述列车的高压正极是否发生漏电，并在所述列车的高压正极发生漏电时输出漏电信号；

控制器，所述控制器用于接收所述漏电信号，并对所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器、所述第二正极接触器和所述第二负极接触器进行控制，其中，

当所述电网给所述列车供电时，所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均闭合，所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均断开，如果所述列车的高压正极发生漏电，所述控制器或所述第一漏电保护组件则控制所述第一断路器断开。

2.根据权利要求1所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，当所述车载电池组给所述列车供电时，所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均断开，所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均闭合，所述列车的高压正极与所述列车车体之间形成绝缘。

3.根据权利要求2所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述第一漏电保护组件包括：

串联在所述列车车体与所述电网的高压负极之间的漏电检测电阻和反向二极管；

漏电检测单元，所述漏电检测单元用于检测流过所述漏电检测电阻的电流或所述漏电检测电阻的两端电压，并在流过所述漏电检测电阻的电流大于预设电流或所述漏电检测电阻的两端电压大于预设电压时判断所述列车的高压正极发生漏电。

4.根据权利要求3所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述第一漏电保护组件还包括连接在所述电网的高压负极与所述反向二极管的负极端之间的接地开关。

5.根据权利要求4所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述漏电检测单元包括过电流保护继电器，所述过电流保护继电器串联在所述反向二极管与所述漏电检测电阻之间，所述过电流保护继电器包括：

第一引脚，所述第一引脚与所述反向二极管的正极端相连；

第二引脚，所述第二引脚与所述漏电检测电阻相连；

第三引脚，所述第三引脚与低压电源正极相连；

第四引脚，所述第四引脚与低压电源负极相连；

第一开关，所述第一开关的第一端作为所述过电流保护继电器的第五引脚，所述第一开关的第二端作为所述过电流保护继电器的第六引脚，所述第一开关的第三端作为所述过电流保护继电器的第七引脚，所述第一开关连接到所述第一断路器的控制回路；

第二开关，所述第二开关的第一端作为所述过电流保护继电器的第八引脚，所述第二开关的第二端作为所述过电流保护继电器的第九引脚，所述第二开关的第三端作为所述过电流保护继电器的第十引脚；

其中，当所述电网给所述列车供电时，如果流过所述漏电检测电阻的电流大于预设电流，所述过电流保护继电器则通过所述第一开关触发所述第一断路器的控制回路，以控制所述第一断路器断开，并通过所述过电流保护继电器的第八至第十引脚向所述控制器输出所述漏电信号。

6.根据权利要求4所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述漏电检测单元包括过电压保护继电器，所述过电压保护继电器并联在所述漏电检测电阻的两端，所述过电压保护继电器包括：

第一引脚，所述第一引脚分别与所述反向二极管的正极端和所述漏电检测电阻的一端相连；

第二引脚，所述第二引脚分别与所述漏电检测电阻的另一端和所述列车车体相连；

第三引脚，所述第三引脚与低压电源正极相连；

第四引脚，所述第四引脚与低压电源负极相连；

第三开关，所述第三开关的第一端作为所述过电压保护继电器的第五引脚，所述第三开关的第二端作为所述过电压保护继电器的第六引脚，所述第三开关的第三端作为所述过电压保护继电器的第七引脚，所述第三开关连接到所述第一断路器的控制回路；

第四开关，所述第四开关的第一端作为所述过电压保护继电器的第八引脚，所述第四开关的第二端作为所述过电压保护继电器的第九引脚，所述第四开关的第三端作为所述过电压保护继电器的第十引脚；

其中，当所述电网给所述列车供电时，如果所述漏电检测电阻的两端电压大于预设电压，所述过电压保护继电器则通过所述第三开关触发所述第一断路器的控制回路，以控制所述第一断路器断开，并通过所述过电压保护继电器的第八至第十引脚向所述控制器输出所述漏电信号。

7.根据权利要求5所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述控制器包括第一漏电信号采集端、第二漏电信号采集端、第三漏电信号采集端、第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端和第五控制端，所述第一漏电信号采集端、第二漏电信号采集端和第三漏电信号采集端分别对应连接所述过电流保护继电器的第八至第十引脚，所述第一控制端与所述第一断路器的控制端相连，所述第二控制端与所述第一正极接触器的控制端相连，所述第三控制端与所述第一负极接触器的控制端相连，所述第四控制端与所述第二正极接触器的控制端相连，所述第五控制端与所述第二负极接触器的控制端相连，其中，

当所述电网给所述列车供电时，所述控制器分别通过所述第一控制端至所述第三控制端输出闭合信号以控制所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均闭合，并分别通过所述第四控制端和所述第五控制端输出断开信号以控制所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均断开，以及在接收到所述漏电信号时通过所述第一控制端输出断开信号以控制所述第一断路器断开；

当所述车载电池组给所述列车供电时，所述控制器分别通过所述第一控制端至所述第三控制端输出断开信号以控制所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均断开，并分别通过所述第四控制端和所述第五控制端输出闭合信号以控制所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均闭合。

8.根据权利要求6所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述控制器包括第一漏电信号采集端、第二漏电信号采集端、第三漏电信号采集端、第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端和第五控制端，所述第一漏电信号采集端、第二漏电信号采集端和第三漏电信号采集端分别对应连接所述过电压保护继电器的第八至第十引脚，所述第一控制端与所述第一断路器的控制端相连，所述第二控制端与所述第一正极接触器的控制端相连，所述第三控制端与所述第一负极接触器的控制端相连，所述第四控制端与所述第二正极接触器的控制端相连，所述第五控制端与所述第二负极接触器的控制端相连，其中，

当所述电网给所述列车供电时，所述控制器分别通过所述第一控制端至所述第三控制端输出闭合信号以控制所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均闭合，并分别通过所述第四控制端和所述第五控制端输出断开信号以控制所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均断开，以及在接收到所述漏电信号时通过所述第一控制端输出断开信号以控制所述第一断路器断开；

当所述车载电池组给所述列车供电时，所述控制器分别通过所述第一控制端至所述第三控制端输出断开信号以控制所述第一断路器、所述第一正极接触器和所述第一负极接触器均断开，并分别通过所述第四控制端和所述第五控制端输出闭合信号以控制所述第二正极接触器和所述第二负极接触器均闭合。

9.根据权利要求7或8所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述控制器还包括漏电信号输出端、第一电源端和第二电源端，所述第一电源端连接低压电源正极，所述第二电源端连接低压电源负极，所述控制器由低压电源供电，且在所述列车的高压正极发生漏电时通过所述漏电信号输出端输出漏电保护信号至列车，以使所述列车执行漏电保护动作。

10.根据权利要求7或8所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，还包括：

绝缘检测组件，所述绝缘检测组件连接在所述车载电池组的负极与所述列车车体之间，所述绝缘检测组件采用直流电流注入的方式检测所述车载电池组与所述列车车体之间的绝缘阻抗，并将所述绝缘阻抗发送给所述控制器，以便所述控制器在所述绝缘阻抗低于预设值时进行漏电报警。

11.根据权利要求10所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述绝缘检测组件包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述车载电池组的负极相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述列车车体相连；

第一切换开关，所述第一切换开关的第一端与所述第一电阻的另一端相连；

第一双向电源，所述第一双向电源的第一端与所述第一切换开关的第二端相连，所述第一双向电源的第二端与所述第一切换开关的第三端相连，所述第一双向电源的第三端与第四端相连后连接到所述第二电阻的另一端；

第一电压检测器，所述第一电压检测器用于检测所述第一双向电源的电压；

第一电流检测器，所述第一电流检测器用于检测流过所述第二电阻的正向电流和反向电流；

第一检测单元，所述第一检测单元与所述控制器的绝缘电阻信号端相连，所述第一检测单元用于根据所述第一双向电源的电压、流过所述第二电阻的正向电流和反向电流、以及所述第一电阻和第二电阻的阻值计算所述车载电池组与所述列车车体之间的绝缘阻抗，并将所述绝缘阻抗发送至所述绝缘电阻信号端。

12.根据权利要求11所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述第一检测单元根据以下公式计算所述绝缘阻抗：

Rx＝2*U1/(L1+L2)-r1-r2

其中，Rx为所述绝缘阻抗，U1为所述第一双向电源的电压，L1和L2分别为流过所述第二电阻的正向电流和反向电流，r1和r2分别为所述第一电阻和第二电阻的阻值。

13.根据权利要求10所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述绝缘检测组件包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述车载电池组的负极相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述列车车体相连；

第二切换开关，所述第二切换开关的第一端与所述第三电阻的另一端相连；

第二双向电源，所述第二双向电源的第一端与所述第二切换开关的第二端相连，所述第二双向电源的第二端与所述第二切换开关的第三端相连，所述第二双向电源的第三端与第四端相连后连接到所述第四电阻的另一端；

第二电压检测器，所述第二电压检测器用于检测所述第二双向电源的电压；

第三电压检测器，所述第三电压检测器用于检测所述第四电阻两端的正向电压和反向电压；

第二检测单元，所述第二检测单元与所述控制器的绝缘电阻信号端相连，所述第二检测单元用于根据所述第二双向电源的电压、所述第四电阻两端的正向电压和反向电压、以及所述第三电阻和第四电阻的阻值计算所述车载电池组与所述列车车体之间的绝缘阻抗，并将所述绝缘阻抗发送至所述绝缘电阻信号端。

14.根据权利要求13所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述第二检测单元根据以下公式计算所述绝缘阻抗：

Rx＝2*U2*R2/(U3+U4)-r3-r4

其中，Rx为所述绝缘阻抗，U2为所述第二双向电源的电压，U3和U4分别为所述第四电阻两端的正向电压和反向电压，r3和r4分别为所述第三电阻和第四电阻的阻值。

15.根据权利要求1-8中任一项所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，所述列车供电系统还包括DC-DC变换器，所述DC-DC变换器的第一端与所述第一正极接触器的另一端相连，所述DC-DC变换器的第二端与所述第一负极接触器的另一端相连，所述DC-DC变换器的第三端与所述车载电池组的正极相连，所述DC-DC变换器的第四端与所述车载电池组的负极相连，其中，所述DC-DC变换器的第一端和第二端为输入端，第三端和第四端为输出端，所述输入端和所述输出端相互隔离，当所述电网给所述列车供电时，所述电网还通过所述DC-DC变换器给所述车载电池组充电。

16.一种列车供电系统，其特征在于，包括根据权利要求1-15中任一项所述的列车供电系统的漏电保护装置。

17.一种列车，其特征在于，包括根据权利要求1-15中任一项所述的列车供电系统的漏电保护装置。

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