一种动车组智能监测方法、系统、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种动车组智能监测方法、系统、电子设备以及存储介质，属于动车组技术领域，本发明专利技术利用FPGA以高采样频率获取连续的过电压数据，对过电压数据进行抽样处理，进行电参数计算分析，同时将电参数计算结果上传至上位机数据库中；同时配合ARM的联合分析，结合电压互感器传递函数重构反演出一次侧电压波形，并将过电压特征信息上传至上位机数据库中。本发明专利技术解决了目前由于动车组获取到的过电压数据不准确从而导致电能质量计算不准确的问题。据不准确从而导致电能质量计算不准确的问题。据不准确从而导致电能质量计算不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种动车组智能监测方法、系统、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于动车组
，尤其涉及一种动车组智能监测方法、系统、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着科技与经济的快速发展，我国动车组的数量和速度也在不断提升，极大地改善了人们的交通出行问题，然而随着动车智能化需求越来越高，相应的大功率设备、不对称负荷及其他非线性负荷容量也越来越多，使得配电网系统中的电压发生波形畸变、谐波及电压闪变等一系列问题，严重影响了供电系统的电能质量。
[0003]电能质量的好坏直接关乎到电网和动车组的安全性和可靠性，好的电能质量能够提高电气设备的使用效率、降低电网损耗，而差的电能质量对电网的危害是巨大的，主要表现为：高铁列车运行产生的大量高次谐波侵入电力系统会加速变压器绝缘老化、引发电动机故障、缩短输电线路的寿命、影响通信设备的正常运行，甚至会产生谐振，使得谐波电流剧增，造成电气设备的损坏。
[0004]因此有必要对动车组配电网电能质量情况进行监测记录，掌控其电能质量运行情况，以电能质量数据为依据，为配电网产生的问题和解决通过数据支撑，从而保证动车组电能质量的合理、有效配置，进一步保证动车组的稳定、安全运行。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的动车组智能监测方法、系统、电子设备及存储介质，解决了目前由于动车组获取到的过电压数据不准确从而导致电能质量计算不准确的问题。
[0006]为了达到上述专利技术目的，一方面本专利技术提供了动车组智能监测方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将获取的动车组电压信号和电流信号一一对应输入至电压采集前端调理通道和电流采集前端调理通道进行转换，得到带有原始信号特性的电压信号V1(t)和电流信号I1(t)；
[0008]S2、分别将电压信号V1(t)和电流信号I1(t)进行转换，得到电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)；
[0009]S3、利用FPGA对电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)进行抽样处理，并对抽样数据进行电参数的计算；
[0010]S4、根据电压互感器二次侧电压信号V2(n)，联合FPGA和ARM对电能质量进行异常诊断，重构反演电压互感器一次侧电压信号；
[0011]S5、将电压互感器一次侧电压信号的波形以及电参数的计算结果在上位机中进行显示，完成电能质量的检测。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种动车组智能监测系统，包括：
[0013]采集前端调整子系统，用于将获取的动车组电压信号和电流信号一一对应输入至电压采集前端调理通道和电流采集前端调理通道进行转换，得到带有原始信号特性的电压信号V1(t)和电流信号I1(t)；
[0014]信号采集通道子系统，用于分别将电压信号V1(t)和电流信号I1(t)进行转换，得到电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)；
[0015]电参数计算子系统，用于利用FPGA对电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)进行抽样处理，并对抽样数据进行电参数的计算；
[0016]联合分析子系统，用于根据电压互感器二次侧电压信号V2(n)，联合FPGA和ARM对电能质量进行异常诊断，重构反演电压互感器一次侧电压信号；
[0017]上位机，用于将电压互感器一次侧电压信号的波形以及电参数的计算结果在上位机中进行显示，完成电能质量的检测。
[0018]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的动车组智能监测方法的步骤。
[0019]第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其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所述的动车组智能监测方法的步骤。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术基于FPGA和ARM联合分析的电能质量分析系统，本专利技术利用FPGA以高采样频率获取连续的过电压数据，对过电压数据进行抽样处理，进行电参数计算分析，同时将电参数计算结果上传至上位机数据库中；同时配合ARM的联合分析，结合电压互感器传递函数重构反演出一次侧电压波形，并将过电压特征信息上传至上位机数据库中。本专利技术解决了目前由于动车组获取到的过电压数据不准确从而导致电能质量计算不准确的问题，能够准确分析获得动车组接触网在动车运行时的供电电能质量状况，同时利用重构反演算法基于动车组电压互感器宽频带传递特征，通过测量发生过电压时电压互感器二次侧电压，利用二次侧电压以及电压互感器宽频带传递特征，重构出电压互感器一次侧电压，即过电压信号。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的方法流程图。
[0023]图2为本专利技术的逻辑框图。
[0024]图3为本专利技术中步骤S2的分步骤流程图。
[0025]图4为本专利技术中步骤S4的分步骤流程图。
[0026]图5为本专利技术中步骤S401的分步骤流程图。
[0027]图6为本专利技术中步骤S402的分步骤流程图。
[0028]图7为本专利技术实施例中重构结果示意图。
[0029]图8为本专利技术的系统结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本发
明，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0031]本领域技术人员知道，本专利技术的实施方式可以实现一种方法、系统、电子设备或计算机程序产品，因此，本专利技术可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、微代码、驻留软件等)，或硬件和软件结合的形式。
[0032]实施例1
[0033]基于
技术介绍
中所述的问题，本专利技术提供了一种动车组智能监测方法，能够有效、及时地获取网压网流信息，为排查过电压故障原因提供数据支撑，提高动车组运行时的安全性和可靠性，如图1所示，包括步骤S1～S5：
[0034]S1、将获取的动车组电压信号和电流信号一一对应输入至电压采集前端调理通道和电流采集前端调理通道进行转换，得到带有原始信号特性的电压信号V1(t)和电流信号I1(t)；
[0035]S2、分别将电压信号V1(t)和电流信号I1(t)进行转换，得到电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)；
[0036]S3、利用FPGA对电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)进行抽样处理，并对抽样数据进行电参数的计算；
[0037]S4、根据电压互感器二次侧电压信号V2(n)，联合FPGA和ARM对电能质量进行异常诊断，重构反演电压互感器一次侧电压信号；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动车组智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将获取的动车组电压信号和电流信号一一对应输入至电压采集前端调理通道和电流采集前端调理通道进行转换，得到带有原始信号特性的电压信号V1(t)和电流信号I1(t)；S2、分别将电压信号V1(t)和电流信号I1(t)进行转换，得到电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)；S3、利用FPGA对电压互感器二次侧电压信号V2(n)和电流互感器电流信号I2(n)进行抽样处理，并对抽样数据进行电参数的计算；S4、根据电压互感器二次侧电压信号V2(n)，联合FPGA和ARM对电能质量进行异常诊断，重构反演电压互感器一次侧电压信号；S5、将电压互感器一次侧电压信号的波形以及电参数的计算结果在上位机中进行显示，完成电能质量的检测。2.根据权利要求1所述的动车组智能监测方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：S201、利用电压信号采集通道，将电压信号V1(t)转换成能驱动10Msps采样率ADC的模拟电压信号V2(t)，并将模拟电压信号V2(t)转换成电压互感器二次侧电压信号V2(n)；S202、利用电流信号采集通道，将电流信号I1(t)转换成能驱动10Msps采样率ADC的模拟电流信号I2(t)，并将模拟电流信号I2(t)转换成电流互感器电流信号I2(n)。3.根据权利要求1所述的动车组智能监测方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：S401、利用信号发生器和示波器扫频测量动车组电压互感器宽频带传递特征；S402、利用FPGA采集电压互感器二次侧电压信号V2(n)，并根据动车组电压互感器宽频带传递特征，配合ARM对电能质量进行异常诊断，重构反演电压互感器一次侧电压信号。4.根据权利要求3所述的动车组智能监测方法，其特征在于，所述步骤S401包括以下步骤：S4011、利用信号发生器产生单频点正弦信号，并将单频点正弦信号注入至电压互感器一次侧；S4012、利用示波器同时测量电压互感器一次侧和二次侧信号；S4013、分别记录所述电压互感器一次侧和二次侧信号的幅值以及相位差，其中，所述相位差为该单频点的相频特性；S4014、根据所述电压互感器一次侧和二次侧的幅值，确定电压互感器在该单频点的幅频特性；S4015、以固定频率间隔改变信号频率，并判断信号频率是否达到预设的频率阈值，若是，则确定电压互感器在改变信号频率后的相频特性和幅频特性，并进入步骤S4016，否则，返回步骤S4011；S4016、将得到的多个单频点幅频特性和相频特性根据频率递增排序组合，得到动车组的电压互感器的宽频带传递特征。5.根据权利要求4所述的动车组智能监测方法，其特征在于，所述步骤S402包括以下步骤：S4021、利用FPGA以10Msps采样率，采集电压互感器二次侧电压信号V2(n)；
S4022、由FPGA对电压互感器二次侧电压信号V2(n)进行快速傅里叶变换，得到二次侧频域信号，并将二次侧频域信号传输至ARM；S4023、由ARM对二次侧频域信号转换为零频率点对称的二次侧频域对称信号；S4024、对宽频带传递特征的负频率进行补充，并对补充后的宽频带传递特征进行线性插值处理，得到新的宽频带传递特征；S4025、根据新的宽频带传递特征和二次侧频域对称信号，计算得到一次侧频域信号，并将一次侧频域信号传输至FPGA；S4026、由FPGA对一次侧频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到一次侧时域信号，并对一次侧时域信号进行平滑处理，传输至ARM，完成联合FPGA和ARM的重构反演，其中，所述一次侧时域信号即为电压互感器一次侧电压信号。6.根据权利要求5所述的动车组智能监测方法，其特征在于，所述电压互感器一次侧电压信号的表达式如下：V1(t)＝ifft(V1(ω))(ω))V2(ω)＝fft(V2(t))＝Mag(ω)*e
i*Pha(ω)
其中，V1(t)表示重构的电压互感器一次侧电压信号，ifft(
·
)表示逆快速傅里叶变换，V1(ω)表示一次侧频域信号，V2(ω)表示二次侧频域对称信号，H1(ω)表示新的宽频带传递特征，Mag(ω)表示二次侧频域对称信号的幅频特性，A1(ω)表示新宽频带传递特征的幅频特性，e表示自然常数，i表示虚数单位，Pha(ω)表示二次侧频域对称信号的相频特性，φ1(ω)表示新宽频带传递特征的相频特性，fft(
·
)表示快速傅里叶变换，V2(t)表示以固定频率测量得到的二次侧电压。7.一种动车组智能监测系统，其特征在于，包括：采集前端调整子系统，用于将获取的动车组电压信号和电流信号一一对应输入至电压采集前端调理通道和电流采集前端调理通道进行转换，得到带有原始信号特性的电压信号V1(t)和电流信号I1(t)；信号采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王喜庆，王培顺，高秀云，王莉，王蓓，
申请(专利权)人：成都汇研智通科技合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：