一种列车运行能耗计量方法
阅读说明：本技术 一种列车运行能耗计量方法 (Train operation energy consumption metering method ) 是由 肖方膺 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种列车运行能耗计量方法,包括以下步骤：S1、采用电压传感器与电流传感器对列车运行过程中的电压与电流进行采集,S2、将电压与电流分别与信号增益项相乘得到原始电压与电流,并在一个采样周期内,根据原始电压与电流值计算实时功率,并对时间进行积分得到该采样周期内的能量值；本发明能够实现实时、精准地对列车牵引能耗、再生制动能和辅助能耗进行计量并存储,方便轨道交通运营公司对能量数据进行管理,为列车运行能量分析提供准确的数据支撑,为城市轨道交通的节能减排奠定基础。(The invention discloses a train operation energy consumption metering method, which comprises the following steps: s1, collecting voltage and current in the running process of the train by adopting a voltage sensor and a current sensor, S2, multiplying the voltage and the current by a signal gain term respectively to obtain original voltage and current, calculating real-time power according to the original voltage and the current value in a sampling period, and integrating time to obtain an energy value in the sampling period; the invention can realize real-time and accurate measurement and storage of train traction energy consumption, regenerative braking energy and auxiliary energy consumption, is convenient for rail transit operation companies to manage energy data, provides accurate data support for train operation energy analysis, and lays a foundation for energy conservation and emission reduction of urban rail transit.)
技术领域
本发明属于能量计量领域，具体是一种列车运行能耗计量方法。
背景技术
随着我国城市人口逐年增长，越来越多的城市将城市轨道交通建设列入发展规划。但城市轨道交通的快速发展势必会带来巨大的能源消耗，因为绿色轨道交通的发展越来越受到人们的重视，实现节能城市轨道交通的节能减排首先需要对列车能量进行精准计量，列车运行过程中的能耗主要包括牵引能耗和辅助能耗，此外，还会产生再生制动能；
现有的列车运行能耗计量方法存在一定的不足，不能够实时、精准地对列车牵引能耗、再生制动能和辅助能耗进行计量存储，不便于轨道交通运营公司对能量数据进行管理的问题，为了解决上述缺陷，现提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种列车运行能耗计量方法，主要解决背景技术中所提到的现有的列车运行能耗计量方法存在一定的不足，不能够实时、精准地对列车牵引能耗、再生制动能和辅助能耗进行计量存储，不便于轨道交通运营公司对能量数据进行管理的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种列车运行能耗计量方法，包括以下步骤：
S1、采用电压传感器与电流传感器对列车运行过程中的电压与电流进行采集，并执行以下步骤：
SS1、将采集到的大电压与大电流转换为小电压与小电流，并对小电压与小电流模拟信号以固定周期进行采样，并将其转换为小电压与小电流数字信号；
SS2、对数字信号中包含的高频噪声进行滤波处理，并补偿通过噪声滤波模块后产生的幅值损耗；
SS3、根据电压与电流传感器零值标定结果对数字信号进行校准，并设置电压与电流信号增益项；
S2、将电压与电流分别与信号增益项相乘得到原始电压与电流，并在一个采样周期内，根据原始电压与电流值计算实时功率，并对时间进行积分得到该采样周期内的能量值；
S3、按照能量类别的不同分别设定不同类别的能量溢出门限值，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加，当某种类别的能量值累加超过其对应的能量溢出门限值时，给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别能量值累加清零，重新累加该类别能量值；
S4、根据不同类别的能量溢出的脉冲，对不同类别的能量分别累加得到总的列车运行能耗。
作为本发明进一步的方案：步骤S3中所述不同类别的能量包括牵引能耗、辅助能耗和再生制动能，步骤S1中所述电压与电流的采集点分为列车动车中VVVF箱附近与列车拖车SIV箱附近；
其中，计量所述牵引能耗与再生制动能的采集点为列车动车中VVVF箱附近，计量所述辅助能耗的采集点为SIV箱附近。
作为本发明进一步的方案：步骤SS3中所述信号增益项为原始信号至信号增益模块所衰减的倍数。
作为本发明进一步的方案：步骤SS3中所述传感器零值标定结果是指当电压与电流传感器输入分别为标准零电压与标准零电流时，传感器的输出值，所述校准是指输入信号与标定结果作差。
作为本发明进一步的方案：步骤S4中所述累加方式为以天为单位进行累加。
本发明的有益效果：
(1)该种能量计量方法通过将电压与电流分别与信号增益项相乘得到原始电压与电流，并在一个采样周期内，根据原始电压与电流值计算实时功率，并对时间进行积分得到该采样周期内的能量值，按照能量类别的不同分别设定不同类别的能量溢出门限值，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加，当某种类别的能量值累加超过其对应的能量溢出门限值时，给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别能量值累加清零，重新累加该类别能量值，并根据不同类别的能量溢出的脉冲，对不同类别的能量分别累加得到总的列车运行能耗，能够实现实时、精准地对列车牵引能耗、再生制动能和辅助能耗进行计量并存储，方便轨道交通运营公司对能量数据进行管理，为列车运行能量分析提供准确的数据支撑，为城市轨道交通的节能减排奠定基础。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种列车运行能耗计量方法，包括以下步骤：
S1、采用电压传感器与电流传感器对列车运行过程中的电压与电流进行采集，并执行以下步骤：
SS1、将采集到的大电压与大电流转换为小电压与小电流，提高该能耗计量方法的安全性，并对小电压与小电流模拟信号以固定周期进行采样，并将其转换为小电压与小电流数字信号；
SS2、对数字信号中包含的高频噪声进行滤波处理，从而减少信号噪声，并补偿通过噪声滤波模块后产生的幅值损耗；
SS3、根据电压与电流传感器零值标定结果对数字信号进行校准，并设置电压与电流信号增益项；
S2、将电压与电流分别与信号增益项相乘得到原始电压与电流，并在一个采样周期内，根据原始电压与电流值计算实时功率，并对时间进行积分得到该采样周期内的能量值；
S3、按照能量类别的不同分别设定不同类别的能量溢出门限值，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加，当某种类别的能量值累加超过其对应的能量溢出门限值时，给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别能量值累加清零，重新累加该类别能量值；
S4、根据不同类别的能量溢出的脉冲，对不同类别的能量分别累加得到总的列车运行能耗。
实施例1
步骤S2-S4在计算采样周期内的能量时，当采集点位于列车动车且电流为正时，能量为牵引能耗；当采集点位于列车动车且电流为负时，能量为再生制动能；当采集点为列车拖车时，能量为辅助能耗，且分别设定牵引能耗、再生制动能和辅助能耗的溢出门限值β1、β2和β3，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加得0到W1、W2和W3，当某种类别的能量累加值超过其对应的能量溢出门限时，该模块给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别累加能量清零，重新累加该类别能量，如W1＞β1时，输出一个表示牵引能耗溢出的脉冲h1，并清零W1，并根据不同类别的能量溢出脉冲，对不同类别的能量以天为单位分别累加存储，如检测到h1脉冲，则对W1累加得到该天内的牵引能耗。
步骤S3中不同类别的能量包括牵引能耗、辅助能耗和再生制动能，步骤S1中电压与电流的采集点分为列车动车中VVVF箱附近与列车拖车SIV箱附近；
其中，计量牵引能耗与再生制动能的采集点为列车动车中VVVF箱附近，计量辅助能耗的采集点为SIV箱附近。
步骤SS3中信号增益项为原始信号至信号增益模块所衰减的倍数，以保证后续计算的准确性。
步骤SS3中传感器零值标定结果是指当电压与电流传感器输入分别为标准零电压与标准零电流时，传感器的输出值，校准是指输入信号与标定结果作差。
步骤S4中累加方式为以天为单位进行累加。
该城轨列车运行能量计量方法，在计量能量时，首先采用电压传感器与电流传感器对列车运行过程中的电压与电流进行采集，接着将采集到的大电压与大电流转换为小电压与小电流，并对小电压与小电流模拟信号以固定周期进行采样，并将其转换为小电压与小电流数字信号，并对数字信号中包含的高频噪声进行滤波处理，并补偿通过噪声滤波模块后产生的幅值损耗，其次根据电压与电流传感器零值标定结果对数字信号进行校准，并设置电压与电流信号增益项，接着将电压与电流分别与信号增益项相乘得到原始电压与电流，并在一个采样周期内，根据原始电压与电流值计算实时功率，并对时间进行积分得到该采样周期内的能量值，按照能量类别的不同分别设定不同类别的能量溢出门限值，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加，当某种类别的能量值累加超过其对应的能量溢出门限值时，给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别能量值累加清零，重新累加该类别能量值，最后根据不同类别的能量溢出的脉冲，对不同类别的能量分别累加得到总的列车运行能耗，其中，在计算采样周期内的能量时，当采集点位于列车动车且电流为正时，能量为牵引能耗；当采集点位于列车动车且电流为负时，能量为再生制动能；当采集点为列车拖车时，能量为辅助能耗，且分别设定牵引能耗、再生制动能和辅助能耗的溢出门限值β1、β2和β3，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加得0到W1、W2和W3，当某种类别的能量累加值超过其对应的能量溢出门限时，该模块给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别累加能量清零，重新累加该类别能量，如W1＞β1时，输出一个表示牵引能耗溢出的脉冲h1，并清零W1，并根据不同类别的能量溢出脉冲，对不同类别的能量以天为单位分别累加存储，如检测到h1脉冲，则对W1累加得到该天内的牵引能耗，该种能量计量方法能够实现实时、精准地对列车牵引能耗、再生制动能和辅助能耗进行计量并存储，方便轨道交通运营公司对能量数据进行管理，为列车运行能量分析提供准确的数据支撑，为城市轨道交通的节能减排奠定基础。
本发明的有益效果如下：
(1)该种能量计量方法通过将电压与电流分别与信号增益项相乘得到原始电压与电流，并在一个采样周期内，根据原始电压与电流值计算实时功率，并对时间进行积分得到该采样周期内的能量值，按照能量类别的不同分别设定不同类别的能量溢出门限值，不同类别的能量值在多个周期内分别进行累加，当某种类别的能量值累加超过其对应的能量溢出门限值时，给出一个表示该类别能量溢出的脉冲，并对该类别能量值累加清零，重新累加该类别能量值，并根据不同类别的能量溢出的脉冲，对不同类别的能量分别累加得到总的列车运行能耗，能够实现实时、精准地对列车牵引能耗、再生制动能和辅助能耗进行计量并存储，方便轨道交通运营公司对能量数据进行管理，为列车运行能量分析提供准确的数据支撑，为城市轨道交通的节能减排奠定基础。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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