一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统及其工作方法，节电量提升系统包括节电量提升装置、电压电流传感器和地铁能馈系统，其中：电压电流传感器测量地铁进线柜和馈线柜的电压和电流，通过

【技术实现步骤摘要】
一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通节能
，特别是涉及一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]地铁列车在刹车时会采取再生制动的方式，将列车的动能转化为电能返送至直流母线。这部分能量如果无法消耗会使母线电压抬升，威胁用电设备。如果将该部分能量回收利用则可节省大量的电能。目前国内部分地铁采用地铁能馈系统将该部分能量逆变为交流电返送回电网，达到节能目的。但目前的地铁能馈系统所采用的控制策略不佳，其节电量有很大的提升空间。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统，节电量提升装置通过采集电压和电流，计算出所需的逆变功率，并通过通讯的方式将功率数值传递给现有的地铁能馈系统，替代原有的控制策略，控制地铁能馈系统以传递的功率数值进行逆变，提升地铁能馈系统的节电量。
[0004]本专利技术的另一个目的是提供所述节电量提升系统的工作方法。
[0005]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0006]一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统，包括节电量提升装置、电压电流传感器和地铁能馈系统，其中：
[0007]电压电流传感器测量地铁进线柜和馈线柜的电压和电流，通过
±
20mA电流模拟量传输给所述节电量提升装置；
[0008]所述节电量提升装置包括上位机和下位机，所述下位机包括CPU、第一模拟量输入模块、第二拟量输入模块以及电源模块，所述节电量提升装置通过采集电压电流传感器输出的模拟量获取电压电流数据，通过内部的控制策略计算后得到功率值，然后将所述功率值通讯给地铁能馈系统。
[0009]在上述技术方案中，所述节电量提升装置通过Modbus TCP协议将功率值输出，输出信号经以太网转串口模块转为232协议信号后通讯给地铁能馈系统。
[0010]在上述技术方案中，所述以太网转串口模块的型号为ETH
‑
01。
[0011]在上述技术方案中，所述电压电流传感器包括母线电压传感器、第一进线电流传感器、第二进线电流传感器、第一馈线电流传感器、第二馈线电流传感器、第三馈线电流传感器、第四馈线电流传感器以及第五馈线电流传感器。
[0012]在上述技术方案中，所述母线电压传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的1脚相连，母线电压传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的2脚相连；
[0013]所述第一进线电流传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的5脚相连，第一进线电流传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的6脚相连；
[0014]所述第二进线电流传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的10脚相连，所述第二进线电流传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的12脚相连；
[0015]所述第一馈线电流传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的14脚相连，所述第一馈线电流传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的16脚相连，第一模拟量输入模块的41脚与电源模块的正极相连，第一模拟量输入模块的43脚与电源模块的负极相连；
[0016]所述第二馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的1脚相连，所述第二馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的2脚相连，所述第三馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的5脚相连，所述第三馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的6脚相连，所述第四馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的10脚相连，所述第四馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的12脚相连，所述第五馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的14脚相连，所述第五馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的16脚相连，第二拟量输入模块的41脚与电源模块正极相连，第二拟量输入模块的43脚与电源模块负极相连。
[0017]在上述技术方案中，CPU的以太网口连接以太网转串口模块的以太网口，以太网转串口模块的232+脚连接地铁能馈系统的232+脚，以太网转串口模块的232
‑
脚连接地铁能馈系统的232
‑
脚，以太网转串口模块的GND脚连接地铁能馈系统的GND脚。
[0018]在上述技术方案中，所述CPU的型号为S7
‑
1511，所述电源模块的型号为PM70W。
[0019]在上述技术方案中，所述上位机实时显示、记录地铁供电数据和地铁能馈系统运行数据，显示周节电量统计图，实现对下位机阈值参数的控制。
[0020]在上述技术方案中，所述上位机上设有监控界面、记录界面和调试界面，其中：
[0021]所述监控界面对电压、电流、功率的波形进行实时记录和显示，通过仪表控件显示直流母线电压、母线电流、控制策略计算出的逆变功率，显示逆变电量和逆变次数；
[0022]所述记录界面用于显示和记录下位机运行过程中产生的各种数据；
[0023]所述调试界面用于显示和记录电压、电流、功率的波形，显示直流母线电压、母线电流、控制策略计算出的逆变功率，显示地铁能馈系统节电量提升装置的运行状态及地铁能馈系统通讯的状态，并可以控制下位机中的阈值参数，显示运行时间、逆变次数、上次刹车逆变电量、实时功率、逆变电量、牵引电量、节能率、通讯的数值。
[0024]本专利技术的另一方面，还包括所述节电量提升系统的工作方法，包括以下步骤：
[0025]主循环部分如下：
[0026]步骤S1，程序开始，主程序入口；
[0027]步骤S2，初始化通讯协议相关数据；
[0028]步骤S3，读取要发送的逆变功率数据；
[0029]步骤S4，将逆变功率数据按照通讯协议打包发出；
[0030]步骤S5，如果数据发送失败进行重传和提示；
[0031]步骤S6，主循环结束，返回到开始位置；
[0032]中断子程序部分如下：
[0033]S7，发生定时中断，进入中断子程序；
[0034]S8，读取模拟量输入模块接受到的模拟量；
[0035]S9，对接收到的模拟量数据进行滤波；
[0036]S10，根据滤波后的模拟量数据计算实时逆变功率、累计逆变电量、累计牵引电量；
[0037]S11，根据控制算法计算出所需的逆变功率；
[0038]S12，中断完成返回主程序。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]1.本专利技术的节电量提升装置可以有效控制地铁能馈系统以通讯给出的功率进行逆变，并实时监控和记录运行数据。
[0041]2.使用某地铁站实测运行数据，在实验室仿真条件下，加装节电量提升装置后使地铁能馈系统节电量提升超过100％。
附图说明
[0042]图1为节电量提升装置与电压电流传感器硬件连接图；
[0043]图2为通讯部分硬件连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于地铁能馈系统的节电量提升系统，其特征在于，包括节电量提升装置、电压电流传感器和地铁能馈系统，其中：电压电流传感器测量地铁进线柜和馈线柜的电压和电流，通过
±
20mA电流模拟量传输给所述节电量提升装置；所述节电量提升装置包括上位机和下位机，所述下位机包括CPU、第一模拟量输入模块、第二拟量输入模块以及电源模块，所述节电量提升装置通过采集电压电流传感器输出的模拟量获取电压电流数据，通过内部的控制策略计算后得到功率值，然后将所述功率值通讯给地铁能馈系统。2.如权利要求1所述的用于地铁能馈系统的节电量提升系统，其特征在于，所述节电量提升装置通过Modbus TCP协议将功率值输出，输出信号经以太网转串口模块转为232协议信号后通讯给地铁能馈系统。3.如权利要求2所述的用于地铁能馈系统的节电量提升系统，其特征在于，所述以太网转串口模块的型号为ETH
‑
01。4.如权利要求1所述的用于地铁能馈系统的节电量提升系统，其特征在于，所述电压电流传感器包括母线电压传感器、进线电流传感器和馈线电流传感器。5.如权利要求4所述的用于地铁能馈系统的节电量提升系统，其特征在于，所述进线电流传感器包括第一进线电流传感器、第二进线电流传感器，所述馈线电流传感器包括第一馈线电流传感器、第二馈线电流传感器、第三馈线电流传感器、第四馈线电流传感器以及第五馈线电流传感器。6.如权利要求4所述的用于地铁能馈系统的节电量提升系统，其特征在于，所述母线电压传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的1脚相连，母线电压传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的2脚相连；所述第一进线电流传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的5脚相连，第一进线电流传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的6脚相连；所述第二进线电流传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的10脚相连，所述第二进线电流传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的12脚相连；所述第一馈线电流传感器的电流输出正极与第一模拟量输入模块的14脚相连，所述第一馈线电流传感器的电流输出负极与第一模拟量输入模块的16脚相连，第一模拟量输入模块的41脚与电源模块的正极相连，第一模拟量输入模块的43脚与电源模块的负极相连；所述第二馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的1脚相连，所述第二馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的2脚相连，所述第三馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的5脚相连，所述第三馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的6脚相连，所述第四馈线电流传感器的电流输出正极与第二拟量输入模块的10脚相连，所述第四馈线电流传感器的电流输出负极与第二拟量输入模块的12脚相连，所述第五馈线电流传感器的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王纯一，傅隽，赵楠，任天宇，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：