具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当列车处于轻载工况时负载功率较小，中间回路电压变化慢，网压的电压基波变化不明显，常规作为判断依据的电压特征变化不明显，往往需要较长时间才能检测出所处接触网为无电状态，对列车(特别是多流制)行车安全造成非常大的安全隐患。

本申请利用轻载工况下四象限变流器的脉冲封锁不会对列车运行造成任何影响的特点，解决了轻载工况无电区检测耗时久的问题，这种方法无需外加硬件成本，实现简单，确保了列车带速度通过无电区的安全性，保证了列车的制式切换，具有重要的推广价值。

本发明实施例公开了一种列车进入无电区状态的快速检测方法，参见图1所示，包括：

S1：按照采样周期持续获取电网电压；

S2：判断第一时间窗口内电网电压的变化率超过第一变化率的异常次数是否超过第一次数；

可以理解的是，列车进入无电区后，电网电压会出现短时突变的情况，如图2所示110ms时间框内的波形。因此，当检测到电网电压发生突变，也即变化率超过第一变化率时，列车极有可能已经进入无电区。

若否，则继续步骤S1按照采样周期持续获取电网电压即可，并根据每次获取的电网电压的异常值更新第一时间窗口内的异常次数即可。

S3：若是，获取列车的运行功率，并根据运行功率判断列车是否处于轻载工况；

S4：若是，对列车的四象限变流器进行脉冲封锁；

若S3判断结果为否，则再次执行步骤S1和步骤S2，继续对第一时间窗口进行跟随和异常次数的计数。

S5：获取四象限变流器与接触网连接端的电气参数，以通过电气参数判断列车是否进入无电区状态。

可以理解的是，列车在轻载工况时具有以下特点：四象限变流器的脉冲封锁不会影响列车的运行，因此为了解决轻载工况下中间电容电压在无电区保持较久的问题，可在通过S2判断到可能进入无电区、列车轻载时对四象限变流器进行脉冲封锁，在消除变流器的中间电容的电流对电网侧的影响后，再通过电气参数判断列车是否进入无电区。

可以理解的是，步骤S2和步骤S3的判断可以没有先后关系，但是考虑到电网电压异常的出现几率明显小于轻载工况的出现几率，为了提高判断效率，可先判断电网电压异常，再进行轻载工况的判断。

进一步的，步骤S5中判断列车是否进入无电区状态时，可选择各类电气参数的特征作为判断依据，除了与步骤S2相同的电网电压，还可包括电流指令值和/或电流反馈值和/或电压基波幅值和/或电压相位等，判断方法包括：利用四象限变流器的控制器的电流指令值和电流反馈值进行判断；通过锁相环锁住的相角和正常运行时的相角比较进行判断；结合电压基波幅值、电压相位的差值、电流反馈值是否与预设值相差较大进行判断；分解电网电压判断dq轴分量是否均小于设定值等等。

本申请利用轻载工况下四象限变流器的脉冲封锁不会对列车运行造成任何影响的特点，在监测到电网电压异常、列车轻载时对四象限变流器进行脉冲封锁，消除变流器的中间电压对电网电压检测的影响，然后再通过电气参数判断列车是否进入无电区，从而解决了轻载工况无电区检测耗时久的问题，这种方法无需外加硬件成本，实现简单，确保了列车带速度通过无电区的安全性，保证了列车的制式切换，具有重要的推广价值。

本发明实施例公开了一种具体的列车进入无电区状态的快速检测方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

具体的，参见图3所示，步骤S2可包括：

S21：计算当前采样周期的电网电压与前一采样周期的电网电压的电压突变量；

S22：确定电压突变量与采样周期时长的比为当前采样周期的电网电压的变化率；

S23：如果当前采样周期的变化率超过第一变化率，对异常次数加一；

S24：判断第一时间窗口内，异常次数是否超过第一次数；

若是，则可直接确定当前电网电压处于异常状态；

S25：若否，将第一时间窗口后移至后一采样周期，并对应第一时间窗口更新异常次数。

具体的，当前采样周期，即第n周期的电压突变量U_jump(n)为当前采样周期的电网电压U(n)与前一采样周期的电网电压U(n-1)的差值的绝对值，也即：U_jump(n)＝|U(n)-U(n-1)|；进一步的，当前采样周期的变化率为电压突变量U_jump(n)与采样周期时长Ts的比，也即：异常次数为η，从零开始计数，如果当前周期的变化率U'(n)超过第一变化率U'₁，也即U'(n)＞U'₁，将变化率标志δ(n)置1，也即δ(n)＝1，反之，δ(n)＝0；可以理解的是，第一时间窗口T_win1内的异常次数η的值，也就是第一时间窗口T_win1内所有采样点的变化率标志的求和，而第一时间窗口T_win1始终跟随采样点，在采样次数未超过第一时间窗口T_win1中的规定采样数Nt时，直接累加所有变化率标志即可得到异常次数η，在将第一时间窗口T_win1后移至后一采样周期时，异常次数需要更新，计入当前采样周期的变化率标志δ(n)并抛弃上一采样周期的第一时间窗口T_win1内的第一个变化率标志δ(n-Nt)，因此该异常次数η的求取公式为：

本发明实施例公开了一种具体的列车进入无电区状态的快速检测方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

具体的，参见图4所示，步骤S3中获取列车的运行功率，并根据运行功率判断列车是否处于轻载工况的过程，包括：

S31：获取列车的牵引功率P_DR、再生制动功率P_BR和辅变功率P_AR；

S32：将牵引功率P_DR、再生制动功率P_BR作差后与辅变功率P_AR相加，得到轻载判定功率P_LIGHT，即P_LIGHT＝P_DR-P_BR+P_AR；

S33：判断轻载判定功率是否小于预设判定功率；

S34：若是，判定列车处于轻载工况。

可以理解的是，具体判定是否轻载时，还可依据其他的功率参数进行，本实施例不作限制。

本发明实施例公开了一种具体的列车进入无电区状态的快速检测方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

具体的，步骤S5获取四象限变流器与接触网连接端的电气参数，以通过电气参数判断列车是否进入无电区状态的过程，在以获取电网电压，以通过电网电压判断列车是否进入无电区状态的形式实现时，包括：

判断第二时间窗口内电网电压是否满足无电区条件；

若是，判定列车进入无电区状态。

具体的，参见图5和图6所示，类似上一实施例中第一窗口时间的跟随，判断第二时间窗口内电网电压是否满足无电区条件的过程，包括：

S51：计算当前采样周期的电网电压与前一采样周期的电网电压的电压突变量；

S52：确定电压突变量与采样周期时长的比为当前采样周期的电网电压的变化率；

S53：如果当前采样周期的变化率小于第二变化率且当前采样周期的电网电压小于电压预设值，对网压中断次数加一；

S54：判断第二时间窗口内，网压中断次数是否超过第二次数；

S55：若是，判定第二时间窗口内电网电压满足无电区条件；

S56：若否，将第二时间窗口后移至后一采样周期，并对应第二时间窗口更新网压中断次数。

具体的，当前采样周期的电压突变量U_jump(n)为当前采样周期的电网电压U(n)与前一采样周期的电网电压U(n-1)的差值的绝对值，也即：U_jump(n)＝|U(n)-U(n-1)|；进一步的，当前采样周期的变化率为电压突变量U_jump(n)与采样周期时长Ts的比，也即：网压中断次数为λ，从零开始计数，如果当前周期的变化率U'(n)超过第二变化率U'₂，也即U'(n)＞U'₂，且电网电压U(n)小于电压预设值U_ref，即U(n)＜U_ref，将网压中断标志置1，也即反之，可以理解的是，第二时间窗口T_win2内的网压中断次数λ的值，也就是第二时间窗口T_win2内所有采样点的网压中断标志的求和，而第二时间窗口T_win2始终跟随采样点，在采样次数未超过第二时间窗口T_win2中的规定采样数Nq时，直接累加所有网压中断标志即可得到网压中断次数λ，在将第二时间窗口T_win2后移至后一采样周期时，网压中断次数λ需要更新，计入当前采样周期的网压中断标志并抛弃上一采样周期的第二时间窗口T_win2内的第一个网压中断标志因此该网压中断次数λ的求取公式为：

可以理解的是，整个无电区条件的判断过程中加设了时间窗口，提高了判断的准确性。

相应的，本申请实施例还公开了一种列车进入无电区状态的快速检测系统，参见图7所示，包括网压异常检测模块1，轻载工况判定模块2，脉冲封锁模块3，无电区检测模块4，其中：

网压异常检测模块1用于按照采样周期持续获取电网电压，并判断第一时间窗口内电网电压的变化率超过第一变化率的异常次数是否超过第一次数；若是，触发轻载工况判定模块2；

轻载工况判定模块2用于获取列车的运行功率，并根据运行功率判断列车是否处于轻载工况；若是，触发脉冲封锁模块3；

脉冲封锁模块3用于对列车的四象限变流器进行脉冲封锁；

无电区检测模块4用于获取四象限变流器与接触网连接端的电气参数，以通过电气参数判断列车是否进入无电区状态。

本申请利用轻载工况下四象限变流器的脉冲封锁不会对列车运行造成任何影响的特点，在监测到电网电压异常、列车轻载时对四象限变流器进行脉冲封锁，消除变流器的中间电压对电网电压检测的影响，然后再通过电气参数判断列车是否进入无电区，从而解决了轻载工况无电区检测耗时久的问题，这种方法无需外加硬件成本，实现简单，确保了列车带速度通过无电区的安全性，保证了列车的制式切换，具有重要的推广价值。

在一些具体的实施例中，网压异常检测模块1具体用于：

计算当前采样周期的电网电压与前一采样周期的电网电压的电压突变量；

确定电压突变量与采样周期时长的比为当前采样周期的电网电压的变化率；

如果当前采样周期的变化率超过第一变化率，对异常次数加一；

判断第一时间窗口内，异常次数是否超过第一次数；

若否，将第一时间窗口后移至后一采样周期，并对应第一时间窗口更新异常次数。

在一些具体的实施例中，无电区检测模块4具体用于：

获取电网电压，以通过电网电压判断列车是否进入无电区状态。

在一些具体的实施例中，无电区检测模块4具体用于：

判断第二时间窗口内电网电压是否满足无电区条件；

若是，判定列车进入无电区状态。

在一些具体的实施例中，无电区检测模块4具体用于：

计算当前采样周期的电网电压与前一采样周期的电网电压的电压突变量；

确定电压突变量与采样周期时长的比为当前采样周期的电网电压的变化率；

如果当前采样周期的变化率小于第二变化率且当前采样周期的电网电压小于电压预设值，对网压中断次数加一；

判断第二时间窗口内，网压中断次数是否超过第二次数；

若是，判定第二时间窗口内电网电压满足无电区条件；

若否，将第二时间窗口后移至后一采样周期，并对应第二时间窗口更新网压中断次数。

在一些具体的实施例中，电气参数包括：

电流指令值和/或电流反馈值和/或电压基波幅值和/或电压相位。

在一些具体的实施例中，轻载工况判定模块2具体用于：

获取列车的牵引功率、再生制动功率和辅变功率；

将牵引功率、再生制动功率作差后与辅变功率相加，得到轻载判定功率；

判断轻载判定功率是否小于预设判定功率；

若是，判定列车处于轻载工况。

相应的，本申请实施例还公开了一种列车进入无电区状态的快速检测装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一实施例所述列车进入无电区状态的快速检测方法的步骤。

相应的，本申请实施例还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一实施例所述列车进入无电区状态的快速检测方法的步骤。

其中，具体有关列车进入无电区状态的快速检测方法的细节内容，可以参照上文实施例中的相关描述，此处不再赘述。

其中，本申请中列车进入无电区状态的快速检测装置和可读存储介质，具有与上文实施例中列车进入无电区状态的快速检测方法相同的技术效果，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种列车进入无电区状态的快速检测方法、系统及相关组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。