专利名称：电量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电量测量装置，尤其适用于轨道交通领域的电量测量。
背景技术：
目前，全国地铁列车都无电表，无法统计用电情况。地铁电网的电压高，电流大，电量测量设备的开发难度大，与通用电表有很大差别，大多电表都只能测交流电，而地铁上是直流电。另外，市场大部分电表仅能测正向电量，很少测反向电量，而同时测正反电量几乎没有。市面上的电表，多数是用人工抄表方式来取电量数据，即不方便，又容易出现人为失误，引起纠纷。因此，有必要针对列车开发一套既能测交流电、直流电又能测直流电的正向电量、 反向电量的电量测量设备。
实用新型内容本实用新型要解决技术问题是提供一种电量测量装置，该电量测量装置能测量交流电、直流电，以及测量直流电的正向电量、反向电量，实用性强。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种电量测量装置，包括处理器、计能模块、用于测量牵引电压和再生制动时反馈到电网的电压的电压传感器以及用于测量牵引电流和再生制动电流的电流传感器；电压传感器以及电流传感器均与计能模块的输入端口相接。电压传感器型号为NTQG3A，电流传感器型号为NTQG4A。所述的计能模块采用ADE7753、CS5460或CSM63。USB接口与处理器连接。RS485接口、CAN接口与MVB接口均与处理器相接。所述的处理器为LPC2138或LM3S9B95。牵引电压和反馈到电网的电压是同一回路，列车制动时，列车的电压高于网压， 所以电流会从列车反馈到电网，电压方向还是与牵引电压时的方向相同，此时反馈电流方向与牵引电流方向正好相反，所以只要采用能测正反方向电流的电流传感器就能测正反电量。列车中的每个牵引系统或每个受电弓安装1台电压传感器、1台电流传感器和1台电量测量模块(电量测量模块包括处理器、计能模块以及相关通信或传输接口)。电压传感器和电流传感器利用霍尔原理采用隔离方式采集电压信号和电流信号，并将信号以电流方式传送给电量测模块中的计能芯片，计能芯片自动算出电压、电流、正向电量和反向电量。 电量测模块中的处理器定时读取计能芯片的电压、电流、正向电量和反向电量数据，并且实时采集时钟芯片里的时间数据，一起形成电量数据记录。处理器将电量数据发给显示芯片供其显示。电量测量模块还留有USB接口，用来取数据和下载程序。其原理框图见附图1。牵引和再生制动(刹车)是列车的两种不同工作状态。电量的公式= u*i*t， w为能量(计能芯片自动计算)，u为电压(电压传感器采集)，i为电流(电量传感器采集)，t为时间。牵引时，列车是用电设备，此时，U为正，i是从电网流入到列车，方向为正， 故这种状态电量W为正(列车从电网输入了多少电量)；再生制动(刹车)时，列车可看作是发电机，此时，U为正，i是从列车流入到电网(因为再生制动时，列车的电压会比电网的电压高，所以电流i会流入到电网)，方向为负，所以这种状态电量W为负。这两种状态电压和电流所经过的电路都是一样的，不会存在同一时刻下，列车即向电网流出电流，又从电流输入电流。综上所述，电压始终为正，电流在牵引状态为正，电流在再生制动状态为负，所以只要选用1个能测正负电流的电流传感器，结合专用的计能芯片就能测正电量(牵引电量)和反电量(反馈到电网的电量)。有益效果本实用新型的电量测量装置填补了列车电量测量领域的空白，采用电压传感器和电流传感器测量电量，相比人工抄表，自动化程度高，准确度高。电压传感器和电流传感器均采用霍尔磁平衡式传感器，电隔离性能强，能有效保证测量数据准确，且保障设备工作可靠。另外，本装置能同时测量正向电量和反向电量，提供USB接口取数据和下载程序，因此功能强大。
图1是电量测量装置原理框图；图2是实施例1的结构原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。实施例1 电量测量装置的原理框图如图2所示，具有以下功能1、高速采集电压传感器和电流传感器输出的电流信号；2、根据传感器信号，结合时间计算出电量形成列车电量数据记录，进行实时存储；3、采用8位数码管分时显示列车牵引电量、再生制动电量、电压和电流；4、提供USB接口，方便用户读取电量数据记录；5、提供1路下载程序接口 ；6、预留1路 RS485 接 Π。采用霍尔磁平衡电压传感器高隔离测量牵引电压和再生制动时反馈到电网的电压。并且将测得信号以电流方式传送给电量测量模块。该传感器具有精度高，响应速度快的优点。采用霍尔磁平衡电流传感器高隔离测量牵引电流和再生制动电流。并且将测得信号以电流方式传送给电量测量模块。本实施例具有以下功能检测列车电量系统设计采用模块化思想，方便安装、维护和检修。选用高隔离、高精度的电压和电流传感器测量电压电流，能保证不对列车现有设备造成影响，精确地测量列车牵引电量和再生制动时反馈到电网的电量。实时存储和显示电量；设备每隔一段时间存储该时间点的电压、电流、功率和电量数据。能实时显示列车牵弓丨电量、反馈到电网的电量、电压和电流等信息。设备提供自检和报错功能，如通讯不成功、传感器线未接上和数据错误等，可以大大降低设备维护的难度。
权利要求1.一种电量测量装置，其特征在于，包括处理器、计能模块、用于测量牵引电压和再生制动时反馈到电网的电压的电压传感器以及用于测量牵引电流和再生制动电流的电流传感器；电压传感器以及电流传感器均与计能模块的输入端口相接。
2.根据权利要求1所述的电量测量装置，其特征在于，电压传感器型号为NTQG3A，电流传感器型号为NTQG4A。
3.根据权利要求1所述的电量测量装置，其特征在于，所述的计能模块采用ADE7753、 CS5460 或 CS5463。
4.根据权利要求1所述的电量测量装置，其特征在于，USB接口与处理器连接。
5.根据权利要求1所述的电量测量装置，其特征在于，RS485接口、CAN接口与MVB接口均与处理器相接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电量测量装置，其特征在于，所述的处理器为 LPC2138 或 LM3S9B95。
专利摘要本实用新型公开了一种电量测量装置，包括电量测量模块、用于测量牵引电压和再生制动时反馈到电网的电压的电压传感器以及用于测量牵引电流和再生制动电流的电流传感器；电压传感器以及电流传感器均与计能模块的输入端口相接。该电量测量装置能测量电压、电流、正向电量以及反向电量，并且能实时显示和存储这些数据，提供USB接口以便取数据，提供485接口、CAN接口、MVB总线接口以便通讯，实用性强。
文档编号G01R21/08GK202033416SQ201120085258
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者刘泽华, 吴洪良, 孙强, 游浩, 谢石辉 申请人:长沙南车电气设备有限公司