1.本实用新型涉及计量领域，尤其涉及一种能耗计量系统。
背景技术：2.为了精确计量列车在运行过程中的电能消耗，需要实时测量列车的牵引能耗、辅助能耗和列车在电制动状态下的发电量。
3.传统方法为在列车内安装相关能耗计量设备，以地铁3m3t编组车辆为例，如图1所示，在每个动车牵引变流器内各安装有一套牵引能耗计量装置。每套牵引能耗计量装置包含一个能耗计量器、一个电压传感器、一个电流传感器。其中，电压传感器用于测量本车母线电压、电流传感器用于测量本车母线电流。能耗计量器采集母线电压和母线电流计算牵引能耗和电制动发电量，在列车两端拖车辅助变流器内也各安装有一套能耗计量装置用于计量辅助系统能耗。此种能耗计量系统需要在列车内安装5个网压传感器、5个母线电流传感器和5个能耗计量器，硬件成本较高，除此之外，还需要增加供电线缆，安装也比较麻烦。
技术实现要素：4.本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种能耗计量系统，在每台牵引变流器和辅助变流器内均安装一个信号转换模块，在列车上安装一个智能能耗计量器，与传统能耗计量系统相比，无需再额外安装电压传感器和电流传感器，并且在整列车上仅使用一个能耗计量器，减少了硬件成本，减少了安装和布线工作，并且可以将能耗信息进行以太网传输，智能化程度得到提高。
5.为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种能耗计量系统，所述能耗计量系统包括：信号转换模块和能耗计量器；
6.每台变流器内安装有一块信号转换模块；所述信号转换模块与所述能耗计量器连接；
7.所述信号转换模块采集变流器的网压信息和母线电流信息，发送给能耗计量器；所述网压信息和母线电流信息具有变流器id；
8.所述能耗计量器根据变流器id对对应的网压信息和母线电流信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据所述能耗信息计算得到总能耗信息。
9.优选的，所述信号转换模块包括：转换处理器、转换通信模块和信号采集和转换模块；
10.所述信号采集和转换模块将列车的网压传感器和母线电流传感器输出的采样电流信号转换为电压信号；
11.所述转换处理器根据所述电压信号计算得到网压信息和母线电流信息，并通过所述转换通信模块将所述网压信息和母线电流信息发送给所述能耗计量器。
12.进一步优选的，所述电压信号经转换元器件转换为电流信号，用以控制牵引控制单元tcu和辅助控制单元acu。
13.进一步优选的，所述信号采集和转换模块包括：网压信号转换模块和母线电流信号转换模块；
14.所述网压信号转换器采集所述网压传感器的网压信息；
15.所述母线电流信号转换模块采集所述母线电流传感器的母线电流信息。
16.进一步优选的，所述信号转换模块还包括转换电源模块；
17.所述转换电源模块用于给所述转换处理器供电。
18.优选的，所述能耗计量器包括：能耗通信模块和能耗处理器；
19.所述能耗处理器通过所述能耗通信模块获取所述网压信息和母线电流信息，根据变流器id对对应的网压信息和母线电流信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据所述能耗信息计算得到总能耗信息。
20.进一步优选的，所述能耗处理器通过所述能耗通信模块将所述每台变流器的能耗信息和总能耗信息发送到整车控制器vcu。
21.进一步优选的，所述能耗计量器还包括：能耗电源模块；
22.所述能耗电源模块用于给所述能耗处理器及信号转换模块供电。
23.本实用新型实施例提供的能耗计量系统，在每台牵引变流器和辅助变流器内均安装一个信号转换模块，在列车上安装一个智能能耗计量器，与传统能耗计量系统相比，无需再额外安装电压传感器和电流传感器，并且在整列车上仅使用一个能耗计量器，减少了硬件成本，减少了安装和布线工作，并且可以将能耗信息进行以太网传输，智能化程度得到提高。
附图说明
24.图1为现有技术提供的能耗计量系统示意图；
25.图2为本发明实施例提供的能耗计量系统的示意图；
26.图3为本发明实施例提供的信号转换模块的示意图；
27.图4为本发明实施例提供的能耗计量器的示意图。
具体实施方式
28.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
29.本实用新型实施例提供的能耗计量系统，在每台牵引变流器和辅助变流器内均安装一个信号转换模块，在列车上安装一个智能能耗计量器，与传统能耗计量系统相比，无需再额外安装电压传感器和电流传感器，并且在整列车上仅使用一个能耗计量器，减少了硬件成本，减少了安装和布线工作，并且可以将能耗信息进行以太网传输，智能化程度得到提高。
30.图2为本发明实施例提供的能耗计量系统的示意图,如图2所示，能耗计量系统包括：信号转换模块1和能耗计量器2。每台变流器内安装有一块信号转换模块1。信号转换模块1与能耗计量器2连接。信号转换模块1采集变流器的网压信息和母线电流信息，发送给能耗计量器2。信号转换模块1采用有源以太网(power over ethernet，poe)技术供电和传输信息，相比传统方案，节约了传感器等硬件成本，并减少了大量布线和安装工作。网压信息和母线电流信息具有变流器id。能耗计量器2根据变流器id对对应的网压信息和母线电流
信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据能耗信息计算得到总能耗信息。
31.图3为本发明实施例提供的信号转换模块1的示意图，如图3所示，信号转换模块1包括：转换处理器11、转换通信模块12和信号采集和转换模块13。信号采集和转换模块13将列车的网压传感器和母线电流传感器输出的采样电流信号转换为电压信号。此电压信号分为两路，一路发送给转换处理器11，转换处理器11根据电压信号计算得到网压信息和母线电流信息，并通过转换通信模块12将网压信息和母线电流信息发送给能耗计量器2。另一路电压信号经转换元器件转换为电流信号，用以控制牵引控制单元(transmission control unit，tcu)和辅助控制单元(auxiliary control unit，acu)。
32.其中，信号采集和转换模块13包括：网压信号转换模块131和母线电流信号转换模块132。转换处理器11优选为数字信号处理(digital signal process，dsp)芯片。网压信号转换器采集网压传感器的网压信息。母线电流信号转换模块132采集母线电流传感器的母线电流信息。
33.此外，信号转换模块1还包括转换电源模块14，转换电源模块14用于给转换处理器11供电。在一个具体的例子中，将24v的电源转换为5v或者3.3v用以对dsp芯片和驱动电路供电。
34.图4为本发明实施例提供的能耗计量器2的示意图,如图4所示，能耗计量器2包括：能耗通信模块22和能耗处理器21。能耗处理器21通过能耗通信模块22获取网压信息和母线电流信息，根据变流器id对对应的网压信息和母线电流信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据能耗信息计算得到总能耗信息。
35.能耗处理器21通过能耗通信模块22将每台变流器的能耗信息和总能耗信息发送到整车控制器(vehicle control unit，vcu)，实现能耗计量器2与整车控制器之间的通信，以便司乘人员实时了解并记录能耗信息。同时，也可以通过整车控制器显示能耗信息以及对能耗计量器2进行配置和复位。
36.能耗计量器2还包括：能耗电源模块23。能耗电源模块23用于给能耗处理器21及信号转换模块1供电。
37.以下将传统方案和本发明的能耗计量系统进行对比，以进一步说明本发明的优势。
38.传统方案中，需要在变流器内再额外增加一个网压传感器用于测量网压，以及一个母线电流传感器测量母线电流。
39.本发明的信号转换模块1可以在不影响变流器工作的前提下直接从变流器内固有的网压传感器和母线电流传感器读取网压和母线电流，相比传统方案，不需要额外增加网压传感器和母线电流传感器，节约了传感器等硬件成本，并减少了大量布线和安装工作。
40.传统方案中，每台牵引变流器或者辅助变流器内均需要单独安装一台能耗计量器2，每台变流器的能耗计量器2之间无任何通信，需要单独计算每台变流器的能耗信息，智能化程度低。
41.本发明整列车只需一个能耗计量器2，替换原系统的多个能耗计量装置，集成度和智能化程度提高，减少了布线工作。
42.传统方案中，在增加能耗计量系统的同时需要增加大量布线。
43.本发明的能耗计量器2通过tcp/ip技术获取每台变流器的网压信息、母线电流信
息，信号转换模块1使用poe技术通过网线供电，减少了额外供电的工作，无需额外布线。并且本发明的能耗计量器2可以通过tcp/ip技术将总的能耗信息以及每台变流器的能耗信息传送给vcu，以便于车辆人员可以实时获取车辆能耗信息。
44.本实用新型实施例提供的能耗计量系统，在每台牵引变流器和辅助变流器内均安装一个信号转换模块，在列车上安装一个智能能耗计量器，与传统能耗计量系统相比，无需再额外安装电压传感器和电流传感器，并且在整列车上仅使用一个能耗计量器，减少了硬件成本，减少了安装和布线工作，并且可以将能耗信息进行以太网传输，智能化程度得到提高。
45.在本实用新型中，术语均应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：1.一种能耗计量系统，其特征在于，所述能耗计量系统包括：信号转换模块和能耗计量器；每台变流器内安装有一块信号转换模块；所述信号转换模块与所述能耗计量器连接；所述信号转换模块采集变流器的网压信息和母线电流信息，发送给能耗计量器；所述网压信息和母线电流信息具有变流器id；所述能耗计量器根据变流器id对对应的网压信息和母线电流信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据所述能耗信息计算得到总能耗信息。2.根据权利要求1所述的能耗计量系统，其特征在于，所述信号转换模块包括：转换处理器、转换通信模块和信号采集和转换模块；所述信号采集和转换模块将列车的网压传感器和母线电流传感器输出的采样电流信号转换为电压信号；所述转换处理器根据所述电压信号计算得到网压信息和母线电流信息，并通过所述转换通信模块将所述网压信息和母线电流信息发送给所述能耗计量器。3.根据权利要求2所述的能耗计量系统，其特征在于，所述电压信号经转换元器件转换为电流信号，用以控制牵引控制单元tcu和辅助控制单元acu。4.根据权利要求2所述的能耗计量系统，其特征在于，所述信号采集和转换模块包括：网压信号转换模块和母线电流信号转换模块；所述网压信号转换器采集所述网压传感器的网压信息；所述母线电流信号转换模块采集所述母线电流传感器的母线电流信息。5.根据权利要求2所述的能耗计量系统，其特征在于，所述信号转换模块还包括转换电源模块；所述转换电源模块用于给所述转换处理器供电。6.根据权利要求1所述的能耗计量系统，其特征在于，所述能耗计量器包括：能耗通信模块和能耗处理器；所述能耗处理器通过所述能耗通信模块获取所述网压信息和母线电流信息，根据变流器id对对应的网压信息和母线电流信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据所述能耗信息计算得到总能耗信息。7.根据权利要求6所述的能耗计量系统，其特征在于，所述能耗处理器通过所述能耗通信模块将所述每台变流器的能耗信息和总能耗信息发送到整车控制器vcu。8.根据权利要求6所述的能耗计量系统，其特征在于，所述能耗计量器还包括：能耗电源模块；所述能耗电源模块用于给所述能耗处理器及信号转换模块供电。
技术总结本实用新型涉及一种能耗计量系统，所述能耗计量系统包括：信号转换模块和能耗计量器；每台变流器内安装有一块信号转换模块；所述信号转换模块与所述能耗计量器连接；所述信号转换模块采集变流器的网压信息和母线电流信息，发送给能耗计量器；所述网压信息和母线电流信息具有变流器I D；所述能耗计量器根据变流器I D对对应的网压信息和母线电流信息进行计算，得到每台变流器的能耗信息，并根据所述能耗信息计算得到总能耗信息。息计算得到总能耗信息。息计算得到总能耗信息。
技术研发人员：王志城 王懂 刘畅 杨舜 曹楠 白晓宇
受保护的技术使用者：中车青岛四方车辆研究所有限公司
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2022/7/5
