专利名称：地铁电客车数字式电量计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及列车运行消耗电量和再生制动时反馈电量的计量装置，特别是一种地铁电客车数字式电量计量装置。
背景技术：
目前，国内地铁电客车几乎没有单独的列车电量计量装置，由于地铁列车具有再生制动功能(即列车制动时将动能转换为电能反馈回电网供给在线的其他列车使用)，因此单从牵引变电所的计量数据无法真实反映列车的实际使用能耗，部分运营线路出现能耗异常却难以进一步查找原因。北京地铁公司在2004年开发了一套地铁电客车电量计量装置，其所采用的计量方法为机械式电度表的计量方法，适用电压较低(660V 1000V)，电流较小(10 800A)，且计量方式只能实现单向式计量，如果要同时计量反馈回电网的再生制动电量，只能够在反方向再安装一个计量表。该计量表不具备对电量、电流和电压运行走势的数据记录和提取，无法对地铁列车所消耗和反馈的电量、电压和电流进行深层次的单独分析。
发明内容为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种地铁电客车数
字式电量计量装置。本实用新型所采用的技术方案一种地铁电客车数字式电量计量装置，包括微处理器，以及电压检测单元和电流检测单元，所述电压检测单元包括电压模拟/数字转换器、 电压传感器，微处理器通过电压模拟/数字转换器、电压传感器与电网主回路连接，用于检测运行线路的电压值；所述电流检测单元包括电流模拟/数字转换器、电流传感器，微处理器通过电流模拟/数字转换器、电流传感器与电网的分回路连接，用于检测运行线路的电流值；所述微处理器还与存储器连接，用于存储检测获得的电压值和电流值。上述电流检测单元设有四个回路，每一回路均通过电流传感器和电流模拟/数字转换器与微处理器连接。上述微处理器还通过IXD控制器和SPI接口与液晶显示器连接。上述电量计量装置还包括电源模块，该电源模块通过电压转换电路与微处理器、 电压传感器、电流传感器连接。为了防止电磁干扰，所述电源模块中还设置有滤波模块。本实用新型的显著特点在于能够为单列车的日常电量情况分析提供一个基础的数据平台，克服了以往从变电所只能够读出整条线路的电耗而不知道单列车的电耗是多少的难题，对于分析列车实际利用电能、实际反馈电能和列车与变电所之间的线路实际电损耗等提供直接的计量手段，还能够为企业的节能减排工作提供最原始、最直观的数据依据。

图1是本实用新型所述电量计量装置的原理框图；[0010]图2是本实用新型所述电量计量装置的运行流程图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体结构作进一步的描述。如图1所示，本实用新型所述地铁电客车数字式电量计量装置，包括微处理器，以及与微处理器连接的电压检测单元和电流检测单元，其中，所述电压检测单元包括电压模拟/数字(AD)转换器、电压传感器，微处理器通过电压模拟/数字转换器、电压传感器与电网主回路(母排)连接，用于检测和采集列车运行线路的电压值；所述电流检测单元包括电流模拟/数字(AD)转换器、电流传感器，微处理器通过电流模拟/数字转换器、电流传感器与电网的分回路(母排)连接，用于检测和采集列车运行线路的电流值；所述微处理器还通过NAND闪存控制器与NAND存储器连接，用于存储由电压检测单元和电流检测单元检测获得的电压值和电流值。所述电流检测单元设有四个回路(第一回路、第二回路、第三回路、 第四回路)，每一回路分别通过各回路的电流传感器和电流模拟/数字(AD)转换器与微处理器连接。另外，上述电量计量装置的微处理器还通过IXD控制器和SPI (串行外围设备接口)与液晶显示器连接，用于显示电量计量的各项数据，以及系统工作状态等。为了提供数据下载、测试，以及系统软件升级等功能，该电量计量装置还设有多种数据接口，如USB接口、RS232接口、JTAG接口、GPIO(通用输入/输出接口)等。所述微处理器的地址/数据总线与NAND存储器、SDRAM存储器、网卡接口(JR45)等连接，用于存储、备份系统测量数据， 并与地面计算机进行数据交换等。上述电量计量装置还包括电源模块(图中未标识)，该电源模块通过电压转换电路(将DCllOV电源转变为DC12V)与微处理器、电压传感器、电流传感器连接。为了确保计量装置在使用过程中，不会因为负载过载或短路而影响列车各回路的电源供给，采用空气开关将其与其他设备隔离。另外，为了确保使用过程中，计量装置不会对行车设备造成杂波干扰，列车的其他电气部件也不会对计量装置造成电磁干扰，所述电源模块中设置有滤波模块。如图2所示，所述电量计量装置的运行流程如下(1)系统初始化后，分别对主回路电压和四个回路电流的A/D信号进行采样并存储；(2)根据预先存储的参数，对采集的数据进行实际转换，将A/D数据转换成为实际的电压和电流数值；(3)以第一次采样时间开始计算电能耗；(4)时间数据的生成，将时间数据与电压、电流数据合并生成文档，并存储于SD卡或U盘；(5)生成直观的系统工作状态输出到RS232接口 ； (6)生成直观的图形信息输出到液晶显示器。在数据处理过程中，通过电流、电压来计算电能耗，具体步骤如下。例如，一台列车在某一个时间点的电网电压Vt，母排电流11。(1)通过电压传感器获得电网电压值(按固定比例Kv缩小)Va，Va = Vt/Kv。[0024](2)通过电流传感器获得母排电流值(按固定比例Ki缩小)Ia，Ia = It/Ki。(3)通过A/D转换器，生成电压、电流数据，与计量装置生成的系统时间T对应并存储；生成电流电压文件(包含三个参数Va、Ia、T)，按照传感器的比例(Kv、Ki)恢复得出电网电压Vt，母排电流It，以及对应的时间点。(4)根据电流和电压乘积，并按照时间积分，即可得出该时间段消耗的电量。本实用新型与现有技术相比，具有以下特点1.能够实现单列车同时进行电量双向(吸收与反馈)计量；2.采用可移动数据存储单元，作为系统日常记录数据的存储，并与地面计算机进行数据交换使用；3.具备对电量、电流和电压运行走势的数据实时记录和提取，可对地铁列车所消耗和反馈的电量、电压和电流进行深层次的单独分析；4.该装置保留了可扩展性接口，可随时根据需要接入其他信号(如站名、列车行驶方向和速度等信息)，供数据分析时使用；5.当电流突变大于设定值时，系统可以自动对此时的电流突变情况进行记录；6.以第一次采样时间开始计算电能耗；7.对电压、电流两路A/D信号进行采样并存储；8.根据预先存储的参数，对数据进行实际转换，转换成为实际的电流电压数值；9.电压适用范围为0 2000V，电流适用范围为士2000A，整体精度等级达到2级。
权利要求1.一种地铁电客车数字式电量计量装置，包括微处理器，以及电压检测单元和电流检测单元，其特征在于，所述电压检测单元包括电压模拟/数字转换器、电压传感器，微处理器通过电压模拟/数字转换器、电压传感器与电网主回路连接，用于检测运行线路的电压值；所述电流检测单元包括电流模拟/数字转换器、电流传感器，微处理器通过电流模拟/ 数字转换器、电流传感器与电网的分回路连接，用于检测运行线路的电流值；所述微处理器还与存储器连接，用于存储检测获得的电压值和电流值。
2.根据权利要求1所述地铁电客车数字式电量计量装置，其特征在于，所述电流检测单元设有四个回路，每一回路均通过电流传感器和电流模拟/数字转换器与微处理器连接。
3.根据权利要求1所述地铁电客车数字式电量计量装置，其特征在于，所述微处理器还通过IXD控制器和SPI接口与液晶显示器连接。
4.根据权利要求1所述地铁电客车数字式电量计量装置，其特征在于，所述电量计量装置还包括电源模块，该电源模块通过电压转换电路与微处理器、电压传感器、电流传感器连接。
5.根据权利要求4所述地铁电客车数字式电量计量装置，其特征在于，所述电源模块中设置有滤波模块。
专利摘要本实用新型公开了一种地铁电客车数字式电量计量装置，包括微处理器，以及电压检测单元和电流检测单元，所述电压检测单元包括电压模拟/数字转换器、电压传感器，微处理器通过电压模拟/数字转换器、电压传感器与电网主回路连接，用于检测运行线路的电压值；所述电流检测单元包括电流模拟/数字转换器、电流传感器，微处理器通过电流模拟/数字转换器、电流传感器与电网的分回路连接，用于检测运行线路的电流值；所述微处理器还与存储器连接，用于存储检测获得的电压值和电流值。本实用新型为单列车的日常电量情况分析提供了基础的数据平台，对于分析列车实际利用电能、实际反馈电能和列车与变电所之间的线路实际电损耗等提供直接的计量手段。
文档编号G01R21/133GK202013378SQ20112010699
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者刘宝林, 刘强, 刘月明, 王保坚, 郜银林 申请人:广州市地下铁道总公司