CN105699763A - 列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法 - Google Patents

列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法 Download PDF

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范跃坤
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Abstract

本发明公开了一种列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法，通过测量列车每节车厢每个用电设备的电压、电流，进行每个用电设备的有功功率、无功功率、能耗值累计计算，并将所有用电设备的能耗数据通过网络交换机通讯送到工控机及数据存储器进行存储；工控机软件可以将这些能耗数据进行分析，形成每个用电设备的电压、电流、能耗曲线；系统同时将列车运行的时间、速度、车内外的环境温度等列车运行数据进行采集，结合用电设备的能耗数据进行处理分析可以形成不同时间、不同车速、不同车内外温度的能耗数据，根据该数据分析，可以优化列车设备的能耗，调整设备的功率大小；还可以根据历史数据来判断用电设备的运行情况，是否有隐性的故障情况。

Description

列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法
技术领域
本发明涉及列车用电设备管理技术领域，具体是涉及一种列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法。
背景技术
高铁动车上每节车均有诸多的用电设备如：风机、加热器、水泵、空压机等。但这些设备实际的能耗情况，以及在不同列车运行工况(不同车速、不同环境温度下)，能耗是否会不同，目前没法知道，因此，也就缺少一种对列车用电设备能耗数据进行分析手段，无法依据能耗调整列车设备容量，管理列车能耗，更无法预测用电设备的故障隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种列车用电设备能耗数据采集分析系统，能够实现采集列车每节车厢主要用电设备的能耗数据，获得各用电设备在不同车速及不同环境温度下的能耗情况，建立用电设备能耗分析数据，并可根据数据分析，对列车用电设备进行优化，调整用电设备的功能大小，管理列车能耗，并排除用电设备故障隐患。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种列车用电设备能耗数据采集分析系统，包括对应每节车厢设置的工控机、数据存储器、网络交换机、数据采集器，还包括对应每节车厢上各用电设备设置的三相电流互感器，所述三相电流互感器对用电设备的三相供电电流进行采集，并将采集到的电流信号输送给其对应车厢的数据采集器，所述数据采集器通过其内设置的三相电压传感器对该车厢上的三相供电电源的电压信号进行采集；每节车厢的数据采集器通过该车厢的网络交换机与该车厢的工控机进行通讯，将采集到的该车厢各用电设备的电流信号及电压信号作为用电设备能耗数据输送给所述工控机，所述工控机通过该车厢的网络交换机与列车网络进行通讯，获取列车运行数据，该列车运行数据包括列车工况、时间、车速、车内外的温度，所述工控机对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。
进一步的，该列车有8节车厢，每节车厢有28～32个用电设备。
进一步的，每节车厢的用电设备包括风机、水泵、风扇、空调和加热器。
一种列车用电设备能耗数据采集分析方法，列车每节车厢上的各用电设备的三相供电电流信号均通过三相电流互感器进行采集，列车每节车厢的各用电设备的电压信号均通过一数据采集器中设置的三相电压传感器对该车厢的三相供电电源的电压进行采集，所述三相电流互感器及三相电压传感器将采集到的电流信号及电压信号输送给所述数据采集器；每节车厢的数据采集器通过对应该车厢设置的网络交换机与对应该车厢设置的工控机进行通讯，将采集到的该车厢各用电设备的电流信号及电压信号作为用电设备能耗数据输送给所述工控机，所述工控机通过该车厢的网络交换机与列车网络进行通讯，获取列车运行数据，该列车运行数据包括列车时间、车速、车内外的温度，所述工控机通过软件对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，形成每节车厢的各用电设备在不同时间、不同车速、不同车内外温度的电压曲线、电流曲线及能耗曲线，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。
本发明的有益效果是：本发明提供一种列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法，通过电流互感器对车厢上各用电设备的电流进行采集，通过数据采集器中的电压传感器对该车厢的三相供电电源的电压进行采集，然后将该车厢内的所有电流互感器的电流信号线与三相供电电源的电压信号线，均接至本车厢的数据采集器，数据采集器可将本车厢的各用电设备的电压信号和电流信号作为用电设备的能耗数据通过本车厢的网络交换机输送至工控机，工控机同时通过该网络交换机向列车网络获取列车运行数据，包括列车时间、车速和车内外温度等数据，这样，工控机通过软件对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，可形成每节车厢的各用电设备在不同时间、不同车速、不同车内外温度的电压曲线、电流曲线及能耗曲线，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。因此，本发明能够实现采集列车每节车厢各用电设备的能耗数据(电压、电流)，获得各用电设备在不同车速及不同环境温度下的能耗情况，建立用电设备能耗分析数据，并可根据数据分析，对列车用电设备进行优化，调整用电设备的功能大小，管理列车能耗，并排除用电设备故障隐患。
附图说明
图1为本发明列车用电设备能耗数据采集分析系统原理框图。
具体实施方式
为使本发明能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
如图1所示，一种列车用电设备能耗数据采集分析系统，包括对应每节车厢设置的工控机、数据存储器、网络交换机、数据采集器，还包括对应每节车厢上各用电设备设置的三相电流互感器，所述三相电流互感器对用电设备的三相供电电流进行采集，并将采集到的电流信号输送给其对应车厢的数据采集器，所述数据采集器通过其内设置的三相电压传感器对该车厢上的三相供电电源的电压信号进行采集；每节车厢的数据采集器通过该车厢的网络交换机与该车厢的工控机进行通讯，将采集到的该车厢各用电设备的电流信号及电压信号作为用电设备能耗数据输送给所述工控机，所述工控机通过该车厢的网络交换机与列车网络进行通讯，获取列车运行数据，该列车运行数据包括列车工况、时间、车速、车内外的温度，所述工控机对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。
优选的，该列车有8节车厢，每节车厢有28～32个用电设备。
优选的，每节车厢的用电设备包括风机、水泵、风扇、空调和加热器。具体包括牵引变流器冷却风机A、牵引变流器冷却风机B、牵引变流器水泵、牵引变流器内部风扇、牵引变压器冷却风机A、牵引变压器冷却风机B、牵引变压器油泵、牵引电机冷却风机A、牵引电机冷却风机B、主空气压缩机、风挡玻璃加热、空调压缩机A、空调压缩机B、空调通风机A、空调通风机B、空调冷凝风机A、空调冷凝风机B等等。
如图1所示，一种列车用电设备能耗数据采集分析方法，列车每节车厢上的各用电设备的三相供电电流信号均通过三相电流互感器进行采集，列车每节车厢的各用电设备的电压信号均通过一数据采集器中设置的三相电压传感器对该车厢的三相供电电源的电压进行采集，所述三相电流互感器及三相电压传感器将采集到的电流信号及电压信号输送给所述数据采集器；每节车厢的数据采集器通过对应该车厢设置的网络交换机与对应该车厢设置的工控机进行通讯，将采集到的该车厢各用电设备的电流信号及电压信号作为用电设备能耗数据输送给所述工控机，所述工控机通过该车厢的网络交换机与列车网络进行通讯，获取列车运行数据，该列车运行数据包括列车工况、时间、车速、车内外的温度，所述工控机通过软件对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，形成每节车厢的各用电设备在不同时间、不同车速、不同车内外温度的电压曲线、电流曲线及能耗曲线，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。
综上，本发明列车用电设备能耗数据采集分析系统及方法，通过测量列车每节车厢每个用电设备的电压、电流，进行每个用电设备的有功功率、无功功率、能耗值累计计算，并将所有用电设备的能耗数据通过网络交换机通讯送到工控机及数据存储器进行存储；工控机软件可以将这些能耗数据进行分析，形成每个用电设备的电压、电流、能耗曲线；系统同时将列车运行的时间、速度、车内外的环境温度等列车运行数据进行采集，结合用电设备的能耗数据进行处理分析可以形成：不同运行工况下的用电设备能耗曲线，如不同速度对该用电设备的能耗影响，不同的车外环境温度对该设备能耗的影响，不同车内温度对该设备能耗的影响，不同季节对该设备的能耗影响等等有价值的分析，根据该数据分析，可以优化列车设备的能耗。调整设备的功率大小；还可以根据历史数据来判断用电设备的运行情况，是否有隐性的故障情况(在相同情况下，能耗大幅增加)。
以下以列车空调压缩机进行举例说明：
可以建立压缩机在不同时间的能耗曲线(横坐标单位可换为：秒、分、小时、日、月、年)；通过调整横坐标单位可以查看设备在每天不同时间、不同月份、不同季节，或不同的节假日时的能耗情况，这个数据列车管理是非常有意义的。
还可以将压缩机的能耗曲线与列车的速度一起，放在同一坐标图内，查看不同的车速，对压缩机的能耗有怎样的影响。如：在200km/h，与350km/h车速情况下，压缩机的工作情况。
还可以将压缩机的能耗曲线与列车的车厢内温度一起，放在同一坐标图内，查看不同的车厢温度，对设备的能耗有怎样的影响。
还可以将压缩机的能耗曲线与列车的车外环境温度曲线一起，放在同一坐标图内，查看不同的车外环境温度，对设备的能耗有怎样的影响。如：列车从北京到广州，可能车外温度从-10℃，上升到20℃，不同的车外环境温度，设备能耗的变化。
这些数据对于更好的调整列车设备容量，更好的管理列车能耗，提供了第一手的数据资料，是非常有意义的。同时当设备出现一些性能的变化，有故障的隐患，通过能耗的变化，可以是主动发现，也提供了一种在线的设备诊断的方法。
以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种列车用电设备能耗数据采集分析系统，其特征在于：包括对应每节车厢设置的工控机、数据存储器、网络交换机、数据采集器，还包括对应每节车厢上各用电设备设置的三相电流互感器，所述三相电流互感器对用电设备的三相供电电流进行采集，并将采集到的电流信号输送给其对应车厢的数据采集器，所述数据采集器通过其内设置的三相电压传感器对该车厢上的三相供电电源的电压信号进行采集；每节车厢的数据采集器通过该车厢的网络交换机与该车厢的工控机进行通讯，将采集到的该车厢各用电设备的电流信号及电压信号作为用电设备能耗数据输送给所述工控机，所述工控机通过该车厢的网络交换机与列车网络进行通讯，获取列车运行数据，该列车运行数据包括列车工况、时间、车速、车内外的温度，所述工控机对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。
2.根据权利要求1所述的列车用电设备能耗数据采集分析系统，其特征在于：该列车有8节车厢，每节车厢有28～32个用电设备。
3.根据权利要求2所述的列车用电设备能耗数据采集分析系统，其特征在于：每节车厢的用电设备包括风机、水泵、风扇、空调和加热器。
4.一种列车用电设备能耗数据采集分析方法，其特征在于：列车每节车厢上的各用电设备的三相供电电流信号均通过三相电流互感器进行采集，列车每节车厢的各用电设备的电压信号均通过一数据采集器中设置的三相电压传感器对该车厢的三相供电电源的电压进行采集，所述三相电流互感器及三相电压传感器将采集到的电流信号及电压信号输送给所述数据采集器；每节车厢的数据采集器通过对应该车厢设置的网络交换机与对应该车厢设置的工控机进行通讯，将采集到的该车厢各用电设备的电流信号及电压信号作为用电设备能耗数据输送给所述工控机，所述工控机通过该车厢的网络交换机与列车网络进行通讯，获取列车运行数据，该列车运行数据包括列车时间、车速、车内外的温度，所述工控机通过软件对获取到的用电设备能耗数据及列车运行数据进行分析处理，形成每节车厢的各用电设备在不同时间、不同车速、不同车内外温度的电压曲线、电流曲线及能耗曲线，并将处理后的数据存储到所述数据存储器中。
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