CN109245038B - 列车和列车供电系统及其漏电保护装置 - Google Patents

列车和列车供电系统及其漏电保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种列车和列车供电系统及其漏电保护装置，其中，漏电保护装置包括：第一断路器，串联在电网的高压正极回路入口处；第二断路器，串联在车载电池组的正极与双向DC‑DC变换器之间；漏电保护组件，用于检测列车的高压正极是否发生漏电，当电网给列车供电时，第一断路器闭合，如果漏电保护组件检测列车负载的高压正极发生漏电，控制第一断路器断开；当车载电池组给列车供电时，第一断路器断开第二断路器闭合，如果漏电保护组件检测列车负载的高压正极发生漏电，则控制第二断路器断开。由此，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极进行漏电保护，提高了安全性。

Description

列车和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
目前，列车是通过电网供电，如果电网端出现故障，列车将无法正常工作。并且，列车的高压正极可能会发生漏电，如果不对其进行漏电保护，不仅会对供电系统产生冲击，甚至可能产生触电、火灾等安全事故。
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，本发明的第一个目的在于提出一种列车供电系统的漏电保护装置，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极进行漏电保护，提高了安全性。
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、双向DC-DC变换器和通过所述双向DC-DC变换器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，所述第一断路器串联在所述电网的高压正极回路入口处；第二断路器，所述第二断路器串联在所述车载电池组的正极与所述双向DC-DC变换器之间；漏电保护组件，所述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，所述漏电保护组件用于检测所述列车负载的高压正极是否发生漏电，其中，当所述电网给所述列车供电时，所述第一断路器闭合，如果所述漏电保护组件检测所述列车负载的高压正极发生漏电，则控制所述第一断路器断开；当所述车载电池组通过所述双向DC-DC变换器给所述列车供电时，所述第一断路器断开，所述第二断路器闭合，如果所述漏电保护组件检测所述列车负载的高压正极发生漏电，则控制所述第二断路器断开。
根据本发明实施例的列车供电系统的漏电保护装置，通过漏电保护组件检测列车负载的高压正极是否发生漏电，当电网给列车供电时第一断路器闭合，如果漏电保护组件检测列车负载的高压正极发生漏电，则控制第一断路器断开，当车载电池组通过双向DC-DC变换器给列车供电时，第一断路器断开，第二断路器闭合，如果漏电保护组件检测列车负载的高压正极发生漏电，则控制第二断路器断开。由此，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极进行漏电保护，提高了安全性。
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，所述漏电保护组件包括：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、接地开关和反向二极管；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，所述第二开关连接到所述第二断路器的控制回路；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；当所述车载电池组通过所述双向DC-DC变换器给所述列车供电时，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通过所述第二开关触发所述第二断路器的控制回路，以控制所述第二断路器断开。
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，所述第四开关连接到所述第二断路器的控制回路；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；当所述车载电池组通过所述双向DC-DC变换器给所述列车供电时，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通过所述第四开关触发所述第二断路器的控制回路，以控制所述第二断路器断开。
根据本发明的一个实施例，所述过电流保护继电器还包括：第五开关，所述第五开关与所述第一开关和所述第二开关进行联动，所述第五开关的第一端作为所述过电流保护继电器的第十一引脚，所述第五开关的第二端作为所述过电流保护继电器的第十二引脚，所述第五开关的第三端作为所述过电流保护继电器的第十三引脚，所述第五开关连接到漏电保护动作检测电路，其中，当所述列车的高压正极发生漏电时，所述过电流保护继电器通过所述第五开关输出漏电保护信号至所述漏电保护动作检测电路，以便所述漏电保护动作检测电路根据所述漏电保护信号控制所述列车执行漏电保护动作。
根据本发明的一个实施例，所述过电压保护继电器还包括：第六开关，所述第六开关与所述第三开关和所述第四开关进行联动，所述第六开关的第一端作为所述过电压保护继电器的第十一引脚，所述第六开关的第二端作为所述过电压保护继电器的第十二引脚，所述第六开关的第三端作为所述过电压保护继电器的第十三引脚，所述第六开关连接到漏电保护动作检测电路，其中，当所述列车的高压正极发生漏电时，所述过电压保护继电器通过所述第六开关输出漏电保护信号至所述漏电保护动作检测电路，以便所述漏电保护动作检测电路根据所述漏电保护信号控制所述列车执行漏电保护动作。
根据本发明的一个实施例，上述的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，并在所述绝缘阻抗低于预设值时控制所述第二断路器断开和进行漏电报警。
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，并在所述绝缘阻抗低于预设值时控制所述第二断路器断开和进行漏电报警。
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二电阻的另一端；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二电阻两端的正向电压和反向电压；第二检测单元，所述第二检测单元用于根据所述第二双向电源的电压、所述第二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，并在所述绝缘阻抗低于预设值时控制所述第二断路器断开和进行漏电报警。
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分别为所述第二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，在所述电网的高压正极回路入口处还设置有高压正极接触器，所述高压正极接触器与所述第一断路器串联连接，所述高压正极接触器用于控制所述电网是否给所述列车供电。
根据本发明的一个实施例，当所述电网给所述列车供电时，所述高压正极接触器与所述第一断路器均闭合，其中，在所述第二断路器闭合时，所述电网还通过所述双向DC-DC变换器给所述车载电池组充电。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种列车供电系统，包括本发明第一方面实施例所述的跨座式单轨列车供电系统的漏电保护装置。
根据本发明实施例的列车供电系统，通过上述的漏电保护装置，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极进行漏电保护，提高了安全性。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种列车，包括本发明第一方面实施例所述的列车供电系统的漏电保护装置。
本发明实施例的列车，通过上述的漏电保护装置，既可以通过电网供电又可以通过车载电池组供电，且对负载的高压正极进行了漏电保护，提高了安全性。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
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示意图；
图2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电路拓扑图；
图3是根据本发明另一个实施例的列车供电系统的漏电保护装置的电路拓扑图；
图4是根据本发明一个实施例的绝缘检测组件的电路拓扑图；以及
图5是根据本发明另一个实施例的绝缘检测组件的电路拓扑图。
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跨座式单轨列车供电系统的漏电保护装置、跨座式单轨列车供电系统和列车。
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示意图。其中，如图1所示，列车供电系统包括用于给列车供电的电网、双向DC-DC变换器100和通过双向DC-DC变换器100给列车供电的车载电池组200；漏电保护装置包括：第一断路器300、第二断路器400和漏电保护组件500。
其中，第一断路器300串联在电网的高压正极回路入口处，第二断路器400串联在车载电池组200的正极与双向DC-DC变换器100之间。漏电保护组件500连接在列车车体600与电网的高压负极之间，漏电保护组件500用于检测列车负载的高压正极是否发生漏电，其中，当电网给列车供电时，第一断路器300闭合，如果漏电保护组件500检测列车负载的高压正极发生漏电，则控制第一断路器300断开；当车载电池组200通过双向DC-DC变换器100给列车供电时，第一断路器300断开，第二断路器400闭合，如果漏电保护组件500检测列车负载的高压正极发生漏电，则控制第二断路器400断开。
具体地，列车用电网供电时正极通过刚性接触轨受流，负极通过刚性接触轨回流。车载电池组200的正负极与车体之间是绝缘的。双向DC-DC变换器100的输入端和输出端相互隔离，可以实现电网侧和车载电池组200侧的高压回路相互隔离，双向DC-DC变换器100可实现能量的双向流动。
列车通过电网供电时，电网端的第一断路器300器闭合，同时漏电保护组件500实时检测列车负载的高压正极是否发生漏电，如果是，则控制第一断路器300断开，切断电网高压正极侧供电，进行漏电保护。列车通过车载电池组200供电时，第一断路器300断开，第二断路器400闭合，车载电池组200通过双向DC-DC变换器100给列车负载LOAD供电，同时，漏电保护组件500实时检测列车负载的高压正极是否发生漏电，如果是，则控制第二断路器400断开，切断电池高压正极侧供电，进行漏电保护。由此，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极进行漏电保护，提高了安全性。
根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，漏电保护组件500可以包括：漏电检测电阻R、接地开关QS、反向二极管D和漏电检测单元。
其中，漏电检测电阻R1、接地开关QS和反向二极管D1串联在列车车体600与电网的高压负极之间。漏电检测单元用于检测流过漏电检测电阻R的电流I或漏电检测电阻R的两端电压U，并在流过漏电检测电阻R的电流I大于预设电流I0或漏电检测电阻R的两端电压U大于预设电压U0时判断列车的高压正极发生漏电。预设电流I0和预设电压U0可以根据实际情况进行预设。
进一步地，如图2所示，漏电检测单元可以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：第一至第十引脚1-10、第一开关KA1和第二开关KA2。
其中，第一引脚1与反向二极管D的正极端相连。第二引脚2与漏电检测电阻R相连。第三引脚3与低压电源正极相连。第四引脚4与低压电源负极相连。第一开关KA1的第一端作为过电流保护继电器KA的第五引脚5，第一开关KA1的第二端作为过电流保护继电器KA的第六引脚6，第一开关KA1的第三端作为过电流保护继电器KA的第七引脚7，第一开关KA1连接到第一断路器300的控制回路301。第二开关KA2的第一端作为过电流保护继电器KA的第八引脚8，第二开关KA2的第二端作为过电流保护继电器KA的第九引脚9，第二开关KA2的第三端作为过电流保护继电器KA的第十引脚10，第二开关KA2连接到第二断路器400的控制回路401。
当电网给列车供电时，如果流过漏电检测电阻R的电流I大于预设电流I0，过电流保护继电器KA通过第一开关KA1触发第一断路器300的控制回路，以控制第一断路器300断开；当车载电池组200通过双向DC-DC变换器100给列车供电时，如果流过漏电检测电阻R的电流I大于预设电流I0，过电流保护继电器KA通过第二开关KA2触发第二断路器400的控制回路，以控制第二断路器400断开。
具体地，如图2所示，第一开关KA1的第五引脚5和第六引脚6为常开，第五引脚5和第七引脚7为常闭。第二开关KA2的第八引脚8和第九引脚9为常开，第八引脚8和第十引脚10为常闭。当列车通过电网供电时，第一断路器300闭合，第二断路器400断开，第一开关KA1第五引脚5和第七引脚7闭合。如果流过漏电检测电阻R的电流I大于预设电流I0，第一开关KA1的状态会发生变更，第一断路器300的控制回路301触发，控制第一断路器100断开，切断电池高压正极侧供电，进行漏电保护。
当车载电池组200通过双向DC-DC变换器100给列车供电时，第一断路器300断开，第二断路器400闭合，第二开关KA2的第八引脚8和第十引脚10闭合。如果流过漏电检测电阻R的电流I大于预设电流I0，第二开关KA2的状态会发生变更，第二断路器400的控制回路401触发，控制第二断路器400断开，切断电池高压正极侧供电，进行漏电保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，过电流保护继电器KA还可以包括：第五开关KA5，第五开关KA5与第一开关KA1和第二开关KA2进行联动，第五开关KA5的第一端作为过电流保护继电器KA的第十一引脚11，第五开关KA5的第二端作为过电流保护继电器KA的第十二引脚12，第五开关KA5的第三端作为过电流保护继电器KA的第十三引脚13，第五开关KA5连接到漏电保护动作检测电路700，其中，当列车的高压正极发生漏电时，过电流保护继电器KA通过第五开关KA5输出漏电保护信号至漏电保护动作检测电路700，以便漏电保护动作检测电路700根据漏电保护信号700控制列车执行漏电保护动作。
具体地，当列车通过电网或者车载电池组200供电时，第五开关KA5的第十一引脚11和第十三引脚13闭合，当列车的高压正极发生漏电时，即流过漏电检测电阻R的电流I大于预设电流I0，在第一开关KA1或者第二开关KA2状态变更的同时，第五开关KA5的状态也会发生变更，从而输出漏电保护信号至漏电保护动作检测电路700，漏电保护动作检测电路700会根据漏电保护信号700控制列车执行其它的漏电保护动作，以进行其它的漏电保护。
除可通过检测流过漏电检测电阻R的电流I判断列车的高压正极是否发生漏电，还可以通过检测漏电检测电阻R两端的电压U判断列车的高压正极是否发生漏电。
为此，根据本发明的一个实施例，如图3所示，漏电检测单元也可以包括过电压保护继电器KV，过电压保护继电器KV并联在漏电检测电阻R的两端，过电压保护继电器KV包括：第一至第十引脚1-10，第三开关KV3和第四开关KV4。
其中，第一引脚1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2分别与漏电检测电阻R的另一端和列车车体600相连。第三引脚3与低压电源正极相连。第四引脚4与低压电源负极相连。第三开关KV3的第一端作为过电压保护继电器KV的第五引脚5，第三开关KV3的第二端作为过电压保护继电器KV的第六引脚6，第三开关KV3的第三端作为过电压保护继电器KV的第七引脚7，第三开关KV3连接到第一断路器300的控制回路。第四开关KV4的第一端作为过电压保护继电器KV的第八引脚8，第四开关KV4的第二端作为过电压保护继电器KV的第九引脚9，第四开关KV4的第三端作为过电压保护继电器KV的第十引脚10，第四开关KV4连接到第二断路器400的控制回路。
当电网给列车供电时，如果漏电检测电阻R的两端电压U大于预设电压U0，过电压保护继电器KV通过第三开关KV3触发第一断路器300的控制回路，以控制第一断路器300断开。当车载电池组200通过双向DC-DC变换器100给列车供电时，如果漏电检测电阻R的两端电压U大于预设电压U0，过电压保护继电器KV通过第四开关KV4触发第二断路器400的控制回路，以控制第二断路器400断开。
具体地，如图3所示，第三开关KV3的第五引脚5和第六引脚6为常开，第五引脚5和第七引脚7为常闭。第四开关KV4的第八引脚8和第九引脚9为常开，第八引脚8和第十引脚10为常闭。当列车通过电网200供电时，第一断路器300闭合，第二断路器400断开，第三开关KV3第五引脚5和第七引脚7闭合。如果漏电检测电阻R的两端电压U大于预设电压U0，说明列车的高压正极发生漏电，第三开关KV3的状态会发生变更，第一断路器300的控制回路触发，控制控制第一断路器300断开，切断电池高压正极侧供电，进行漏电保护。
当车载电池组200通过双向DC-DC变换器100给列车供电时，第一断路器300断开，第二断路器400闭合，第一断路器300闭合，第二断路器400断开，第四开关KV4的第八引脚8和第十引脚10闭合。如果漏电检测电阻R的两端电压U大于预设电压U0，说明列车的高压正极发生漏电，第四开关KV4的状态会发生变更，第二断路器400的控制回路触发，控制控制第二断路器400断开，切断电池高压正极侧供电，进行漏电保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图3所示，过电压保护继电器KV还可以包括：第六开关KV6，第六开关KV6与第三开关KV3和第四开关KV4进行联动，第六开关KV6的第一端作为过电压保护继电器KV的第十一引脚11，第六开关KV6的第二端作为过电压保护继电器KV的第十二引脚12，第六开关KV6的第三端作为过电压保护继电器KV的第十三引脚13，第六开关KV6连接到漏电保护动作检测电路700。其中，当列车的高压正极发生漏电时，过电压保护继电器KV通过第六开关KV6输出漏电保护信号至漏电保护动作检测电路700，以便漏电保护动作检测电路700根据漏电保护信号控制列车执行漏电保护动作。
具体地，当列车通过电网或者车载电池组200供电时，第六开关KV6的第十一引脚11和第十三引脚13闭合，当列车的高压正极发生漏电时，即漏电检测电阻R的两端电压U大于预设电压U0，在第三开关KV3或者第四开关KV4状态变更的同时，第六开关KV6的状态也会发生变更，从而输出漏电保护信号至漏电保护动作检测电路700，漏电保护动作检测电路700会根据漏电保护信号控制列车执行其它的漏电保护动作，以进行其它的漏电保护。
在本发明的实施例中，如图2和图3所示，漏电保护装置还可以包括：绝缘检测组件800。绝缘检测组件800连接在车载电池组200的负极与列车车体600之间，绝缘检测组件800采用直流电流注入的方式检测车载电池组200与列车车体600之间的绝缘阻抗Rx，并在绝缘阻抗Rx低于预设值时控制第二断路器400断开和进行漏电报警。其中，预设值可以根据实际情况进行预设。
也就是说，绝缘检测组件800可以用于检测车载电池组高压回路是否发生漏电，并在检测到车载电池组高压回路发生漏电时控制第二断路器400断开和进行漏电报警，以提高安全性。
作为一种示例，如图4所示，绝缘检测组件800可以包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第一切换开关K1、第一双向电源801、第一电压检测器V1、第一电流检测器A1和第一检测单元802。
其中，第一电阻r1的一端与车载电池组的负极相连，第二电阻r2的一端与列车车体600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801的第一端与第一切换开关K1的第二端相连，第一双向电源801的第二端与第一切换开关K1的第三端相连，第一双向电源801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V1用于检测第一双向电源801的电压U1。第一电流检测器A1用于检测流过第二电阻r2的正向电流L1和反向电流L2。第一检测单元802用于根据第一双向电源的电压U1、流过第二电阻r2的正向电流L1和反向电流L1、以及第一电阻r1和第二电阻r2的阻值R1和R2计算车载电池组200与列车车体600之间的绝缘阻抗Rx，并在绝缘阻抗Rx低于预设值时控制第二断路器400断开和进行漏电报警。
更进一步地，第一检测单元802根据以下公式(1)计算绝缘阻抗Rx：
Figure BDA0001346331870000101
其中，Rx为绝缘阻抗，U1为第一双向电源801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。
具体地，第一检测单元802根据第一双向电源的电压U1、流过第二电阻r2的正向电流L1和反向电流L1、以及第一电阻r1和第二电阻r2的阻值R1和R2，通过公式(1)可以计算出车载电池组200与列车车体600之间的绝缘阻抗Rx，并判断Rx是否低于预设值，如果是，则控制控制第二断路器400断开和相应的报警装置进行漏电报警。
作为另一种示例，如图5所示，绝缘检测组件800也可以包括：第三电阻r3、第四电阻r4、第二切换开关K2、第二双向电源803、第二电压检测器V2、第三电压检测器V3和第二检测单元804。
其中，第三电阻r3的一端与车载电池组的负极相连。第四电阻r4的一端与列车车体600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。第四电阻r4的一端与列车车体600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803的第一端与第二切换开关K2的第二端相连，第二双向电源803的第二端与第二切换开关K2的第三端相连，第二双向电源803的第三端与第四端相连后连接到第二电阻r2的另一端。第二电压检测器V2用于检测第二双向电源803的电压。第三电压检测器V3用于检测第二电阻r2两端的正向电压U3和反向电压U4。第二检测单元804用于根据第二双向电源的电压803、第二电阻r2两端的正向电压U3和反向电压U4、以及第三电阻r3和第四电阻r4的阻值R3和R4计算车载电池组200与列车车体600之间的绝缘阻抗Rx，并在绝缘阻抗Rx低于预设值时控制第二断路器400断开和进行漏电报警。
进一步地，第二检测单元804可以根据以下公式(2)计算绝缘阻抗Rx：
Figure BDA0001346331870000102
其中，Rx为绝缘阻抗，U2为第二双向电源803的电压，U3和U4分别为第二电阻r2两端的正向电压U3和反向电压U4，R3和R4分别为第三电阻r3和第四电阻r4的阻值。
具体地，第二检测单元804可以根据第二双向电源的电压803、第二电阻r2两端的正向电压U3和反向电压U4、以及第三电阻r3和第四电阻r4的阻值R3和R4，通过公式(2)计算车载电池组200与列车车体600之间的绝缘阻抗Rx，并判断Rx是否低于预设值，如果是，则控制控制第二断路器400断开和相应的报警装置进行漏电报警。
在本发明的实施例中，如图2和图3所示，在电网的高压正极回路入口处还可以设置有高压正极接触器900，高压正极接触器900与第一断路器300串联连接，高压正极接触器900用于控制电网是否给列车供电。
当电网给列车供电时，高压正极接触器900与第一断路器300均闭合，其中，在第二断路器400闭合时，电网还通过双向DC-DC变换器100给车载电池组200充电。
可以理解，高压正极接触器900不仅仅能接通和切断电路，还具有欠电压释放保护、零压保护，且控制容量大、寿命长，适用于频繁操作和远距离控，使控制电网是否给列车供电更可靠。因为双向DC-DC变换器100可实现能量的双向流动，因此，在第一断路器300和第二断路器400闭合，电网还可以通过双向DC-DC变换器100对车载电池组200充电。
在本发明的实施例中，列车可以是跨座式单轨列车。
综上所述，根据本发明实施例的列车供电系统的漏电保护装置，通过漏电保护组件检测列车的高压正极是否发生漏电，当电网给列车供电时述第一断路器闭合，如果漏电保护组件检测列车的高压正极发生漏电，则控制第一断路器断开，当车载电池组通过双向DC-DC变换器给列车供电时，第一断路器断开，第二断路器闭合，如果漏电保护组件检测列车的高压正极发生漏电，则控制第二断路器断开，且在车载电池负极和列车车体之间和设置有绝缘检测组件，缘检测组件采用直流电流注入的方式检测车载电池组与列车车体之间的绝缘阻抗，并在绝缘阻抗低于预设值时进行漏电报警。由此，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极和车载电池组进行了漏电保护，提高了安全性。
本发明实施例还提出一种列车供电系统，包括上述的列车供电系统的漏电保护装置。
根据本发明实施例的列车供电系统，通过上述的漏电保护装置，既可以通过电网给列车供电又可以通过车载电池组给列车供电，且对列车负载的高压正极进行了漏电保护，提高了安全性。
此外，本发明实施例还提出一种列车，包括上述的列车供电系统的漏电保护装置。其中，列车可以是跨座式单轨列车
发明实施例的列车，过上述的漏电保护装置，既可以通过电网供电又可以通过车载电池组供电，且对负载的高压正极进行了漏电保护，提高了安全性。
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。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。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。
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 (15)

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、双向DC-DC变换器和通过所述双向DC-DC变换器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，所述第一断路器串联在所述电网的高压正极回路入口处；
第二断路器，所述第二断路器串联在所述车载电池组的正极与所述双向DC-DC变换器之间；
漏电保护组件，所述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，所述漏电保护组件用于检测所述列车负载的高压正极是否发生漏电，其中，
当所述电网给所述列车供电时，所述第一断路器闭合，如果所述漏电保护组件检测所述列车负载的高压正极发生漏电，则控制所述第一断路器断开；
当所述车载电池组通过所述双向DC-DC变换器给所述列车供电时，所述第一断路器断开，所述第二断路器闭合，如果所述漏电保护组件检测所述列车负载的高压正极发生漏电，则控制所述第二断路器断开。
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，所述漏电保护组件包括：
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、接地开关和反向二极管；
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。
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，所述第二开关连接到所述第二断路器的控制回路；
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；
当所述车载电池组通过所述双向DC-DC变换器给所述列车供电时，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通过所述第二开关触发所述第二断路器的控制回路，以控制所述第二断路器断开。
4.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，所述第四开关连接到所述第二断路器的控制回路；
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；
当所述车载电池组通过所述双向DC-DC变换器给所述列车供电时，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通过所述第四开关触发所述第二断路器的控制回路，以控制所述第二断路器断开。
5.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，所述过电流保护继电器还包括：
第五开关，所述第五开关与所述第一开关和所述第二开关进行联动，所述第五开关的第一端作为所述过电流保护继电器的第十一引脚，所述第五开关的第二端作为所述过电流保护继电器的第十二引脚，所述第五开关的第三端作为所述过电流保护继电器的第十三引脚，所述第五开关连接到漏电保护动作检测电路，其中，
当所述列车的高压正极发生漏电时，所述过电流保护继电器通过所述第五开关输出漏电保护信号至所述漏电保护动作检测电路，以便所述漏电保护动作检测电路根据所述漏电保护信号控制所述列车执行漏电保护动作。
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，所述过电压保护继电器还包括：
第六开关，所述第六开关与所述第三开关和所述第四开关进行联动，所述第六开关的第一端作为所述过电压保护继电器的第十一引脚，所述第六开关的第二端作为所述过电压保护继电器的第十二引脚，所述第六开关的第三端作为所述过电压保护继电器的第十三引脚，所述第六开关连接到漏电保护动作检测电路，其中，
当所述列车的高压正极发生漏电时，所述过电压保护继电器通过所述第六开关输出漏电保护信号至所述漏电保护动作检测电路，以便所述漏电保护动作检测电路根据所述漏电保护信号控制所述列车执行漏电保护动作。
7.根据权利要求1-6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，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，并在所述绝缘阻抗低于预设值时控制所述第二断路器断开和进行漏电报警。
8.根据权利要求7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，并在所述绝缘阻抗低于预设值时控制所述第二断路器断开和进行漏电报警。
9.根据权利要求8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。
10.根据权利要求7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，并在所述绝缘阻抗低于预设值时控制所述第二断路器断开和进行漏电报警。
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，所述第二检测单元根据以下公式计算所述绝缘阻抗：
Rx＝2*U2*R4/(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。
12.根据权利要求1-6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，在所述电网的高压正极回路入口处还设置有高压正极接触器，所述高压正极接触器与所述第一断路器串联连接，所述高压正极接触器用于控制所述电网是否给所述列车供电。
13.根据权利要求12所述的列车供电系统的漏电保护装置，其特征在于，当所述电网给所述列车供电时，所述高压正极接触器与所述第一断路器均闭合，其中，在所述第二断路器闭合时，所述电网还通过所述双向DC-DC变换器给所述车载电池组充电。
14.一种列车供电系统，其特征在于，包括根据权利要求1-13中任一项所述的列车供电系统的漏电保护装置。
15.一种列车，其特征在于，包括根据权利要求1-13中任一项所述的列车供电系统的漏电保护装置。
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