CN113300458A - 一种铁路能源管理系统 - Google Patents

Abstract

一种铁路能源管理系统，包括监测中心和测试模块；监测中心与测试模块连接；能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元均与中集器连接，中集器用于收集能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元检测到的数据信号，中集器与人机交互单元连接，人机交互单元用于显示所述中集器收集的数据。解决现有铁路沿线通信基站、信号楼和变电所等配电系统中能源消耗大，用能浪费和经济效益差的问题。通过在铁路的配电系统中设置的铁路能源管理系统对配电系统中的能源、接地电阻和浪涌的数据进行采集，再通过监测中心进行实时显示监测，实现对铁路配电系统全面有效的管理，通过能量统计分析达到节能管理，保证铁路系统安全可靠运行。

Description

一种铁路能源管理系统

技术领域

本发明属于电力电气设备技术领域，具体涉及一种铁路能源管理系统。

背景技术

近年来，随着铁路事业的高速发展，铁路沿线通信基站、信号楼和变电所作为铁路运输的重要组成部分，随之而来的大量能量消耗。

例如，据统计，铁路沿线通信基站、信号楼和变电所等年耗电量非常大，其中，空调、照明、电梯占总能耗的比率高达85％～95％，年耗水量也非常高。而由于铁路环境中不存在较为精细的用能监测和检测，导致无法获悉配电系统中能量消耗的分布，以及无法根据能量的消耗进行能源消耗分析，也即无法实现节能管理。

现有的铁路配电系统中较差能源管理导致能量的大量浪费，不仅提高了维护成本，并且也无法满足排除配电系统中存在的安全隐患的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，解决了现有铁路沿线通信基站、信号楼和变电所等配电系统中能源消耗大，用能浪费和经济效益差的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种铁路能源管理系统，包括监测中心和测试模块；

所述监测中心与所述测试模块连接；

所述监测中心包括人机交互单元和中集器；

所述测试模块包括能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元；

所述能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元均与所述中集器连接，所述中集器用于将所述能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元检测到的数据信号收集，所述中集器与所述人机交互单元连接，所述人机交互单元用于显示所述中集器收集的数据。

可选的，所述能源测试单元包括多类能量计量表；

所述多类能量计量表能够对多类能量进行采集和统计。

进一步的，所述多类能量计量表包括电表、水表、燃气表和热量表。

进一步的，所述测试模块还包括终端；

所述终端能够采集配电系统的能量和监测配电系统的能耗。

可选的，所述测试模块还包括多类互感器，所述多类互感器用于采集电气回路的电参量值和环境参量值。

可选的，所述人机交互单元包括显示模块、查询模块和编辑模块；

所述显示模块用于显示所述测试模块上传的数据，所述查询模块用于查询所述测试模块的历史数据和故障事件，所述编辑模块用于配置所述测试模块的参数。

进一步的，所述接地电阻测试单元包括主测试电极、第一辅助测试电极和第二辅助测试电极；

所述主测试电极用于测试室内接地网的信号，所述第一辅助测试电极和第二辅助测试电极用于分别测试地网外的两个位置的信号。

可选的，所述浪涌测试单元包括多个浪涌保护器，每个所述浪涌保护器上设置有485总线接口。

可选的，所述监测中心还包括柜体；

所述人机交互单元设置在所述柜体上。

可选的，所述人机交互单元设置在所述中集器上。

本发明所述的一种铁路能源管理系统，监测中心与测试模块连接；测试模块包括能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元；能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元均与中集器连接，中集器用于将所述能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元检测到的数据信号收集，中集器与所述人机交互单元连接，人机交互单元用于显示中集器收集的数据。通过在铁路的配电系统中设置的铁路能源管理系统中设置有监测中心和测试模块，测试模块对配电系统中的能源、接地电阻和浪涌电流的数据进行采集，通过监测中心的中集器首先将测试模块上传的数据进行汇总统计分析，再通过人机交互单元进行实时监测显示，实现对铁路配电系统全面的监测，并且能够通过对能量数据的统计分析达到节能管理，保证铁路系统安全可靠运行。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的铁路能源管理系统的框图；

图2为本发明实施例一提供的人机交互单元的框图；

图3为本发明实施例一提供的中集器的框图；

图4为本发明实施例一提供的接地电阻测试单元的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的浪涌测试单元的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的铁路能源管理系统的框图。

1、监测中心；2、测试模块；11、人机交互单元；12、中集器；21、能源测试单元；22、接地电阻测试单元；23、浪涌测试单元；24、终端；111、显示模块；112、查询模块；113、编辑模块；121、电表；122、水表；123、燃气表；124、热量表；221、主测试电极；222、第一辅助测试电极；223、第二辅助测试电极；231、浪涌保护器；241、互感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，作为本发明的第一实施例，提供一种铁路能源管理系统，包括监测中心1和测试模块2；监测中心1与所述测试模块2连接；监测中心1包括人机交互单元11和中集器12；测试模块2包括能源测试单元 21、接地电阻测试单元22和浪涌测试单元23；能源测试单元21、接地电阻测试单元22和浪涌测试单元23均与所述中集器12连接，所述中集器12用于将所述能源测试单元21、接地电阻测试单元22和浪涌测试单元23检测到的数据信号收集，所述中集器12与所述人机交互单元11连接，所述人机交互单元11用于显示所述中集器12收集的数据。

具体的，通过在铁路的配电系统中设置的铁路能源管理系统中设置有监测中心1和测试模块2，测试模块2对配电系统中的能源、接地电阻和浪涌电流的数据进行采集，通过监测中心1的中集器12首先将测试模块2上传的数据进行汇总统计分析，再通过人机交互单元11进行实时监测显示，实现对铁路配电系统全面的监测，并且能够通过对能量数据的统计分析达到节能管理，保证铁路系统安全可靠运行。

其中，监测中心1和测试模块2的连接可以是通信连接，可以是通过 RS485通信，也可以是通过以太网或者光纤实现。

其中，测试模块2主要用于对配电系统的中的多个回路中的多类数据进行检测采集，监测模块主要是用于收集测试模块2的数据并进行集中显示。

其中，能源测试单元21主要对配电系统中的多个回路的能源消耗进行数据采集以及数据汇总，并通过监测中心1直接获取配电系统中的多个回路的能耗情况，并且通过直观的能耗情况，分析出能耗的浪费环节，设计合理的节能方案，实现精细化管理，智能化监控的配电系统更加可靠和安全。

其中，监测中心1包括的电源单元主要为监测中心1内各单元提供工作电源，同时输出直流工作电源给监测中心1外的浪涌测试单元23等设备。

其中，铁路能源管理系统整合状态等多项参量的监测功能，支持接入多种具有通信接口的浪涌保护器231，全方位反映接地系统和防雷系统状况，提升综合监测效果。

其中，铁路能源管理系统的监测中心1预留组网通信接口，可以接入监控中心，组成多所智能综合在线监测系统；监控软件操作简单，实时显示各项监测结果和告警信息。

其中，铁路能源管理系统实时监测接地系统及浪涌保护器231数据的状态参量，总体掌握配点环境中的接地和浪涌保护器231的状况，任何参量出现异常时迅速进行告警，并支持将实时监测结果和告警信息上传到上位机系统，自动定位到告警点，通过图像、动画、声音、短信等多种方式通知用户，使用户快速做出反应，及时处置现场接地系统和防雷系统故障。

其中，铁路能源管理系统通过统计、分析、评估等手段对能耗数据进行深入地挖掘分析，了解用户用能规律，寻找用户能耗漏洞并挖掘节能潜力，帮助用户达到节能降耗的目标，同时可以根据用户需求定制多种更有针对性的统计分析报表。

其中，主要包括：用能分析：系统提供多种能耗分析如同比、环比、排名等方式，可对区域能耗、具体能耗类型、设备类型能耗进行分析，分析时段可提供日分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定时段内的数据分析；用能标准库：系统通过参考国家公共建筑能耗标准，结合本区域内温度、湿度、天气状况等一系列气候参数，建立本区域的用能标准库，为用能户构造能耗系统和优化能耗系统提供依据；用能预警：系统对不同用能场所和用能设备指定其能耗或能耗指标的阈值，如果超出此上限，系统将进行标识或告警。系统能够设置用能场所和用能设备等不同层次能耗阈值；能够设置能耗、能耗指标等不同对象的能耗阈值，并可以取单一数值、平均值、最大值等作为比较内容；趋势预测：系统结合高铁营业时间、人员密度、地域、季节、节假日等因素，综合分析配电系统中空调能耗状况和用能规律，预测用电趋势和需求，为联动控制和用能管理提供依据。

可选的，所述能源测试单元包括多类能量计量表；多类能量计量表能够对多类能量进行采集和统计。

具体的，通过将能源测试单元包括的多类能量计量表对配电系统中的多个电气回路中的多类能量进行采集和统计，保证对配电系统中的多类能量均能进行采集和统计，实现全面的能量监控。

其中，多类能量计量表可以是智能计量表，实现既能对能量的数据进行采集，又能对采集的数据进行统计和分析计算，保证数据采集的精确化和准确性。

其中，每类能量计量表的数量可以为多个，多个每类能量计量表可以对配电系统中的多个回路的能耗分别进行检测，有利于对配电系统中的能量的消耗的分布进行分析。

进一步的，所述多类能量计量表包括电表121、水表122、燃气表123 和热量表124。

具体的，通过电表121对配电系统中的耗电量使用进行数据采集，通过水表122对配电系统中的用水量使用进行数据采集，通过燃气表123对配电系统中的燃气消耗量进行数据采集，通过热量表124对配电系统中的热量消耗量进行数据采集。

可选的，所述人机交互单元11包括显示模块111、查询模块112和编辑模块113；显示模块111用于显示所述测试模块2上传的数据，所述查询模块112用于查询所述测试模块2的历史数据和故障事件，所述编辑模块113 用于配置所述测试模块2的参数。

具体的，通过人机交互单元11包括的显示模块111显示测试模块2的能源消耗、接地电阻和浪涌保护的实时数据，并且能够查询测试模块2的能源消耗、接地电阻和浪涌保护的历史数据和故障时间，以及配置测试模块2 的能源消耗、接地电阻和浪涌保护的参数。

其中，人机交互单元11可存储和显示历史监测数据，通过曲线形式展示历史数据，通过查询模块112查询，再通过显示模块111显示，方便观察变化趋势，支持查询历史数据和故障事件。

其中，人机交互单元11的配置块可灵活配置测试的时间和频次，如设在铁路停运窗口时间进行测试，不测试时接地网检测电路与被测地网脱离，保证其它设备不受影响。

其中，人机交互单元11采用工控机和彩色触摸显示屏，在工控机上运行人机交互系统，实时显示监测的能源消耗、地网接地电阻值、设备接地可靠性、电源浪涌保护运行状态、信号浪涌保护运行状态及报警信息等，支持通过触摸操作查询历史监测数据和报警记录。

进一步的，接地电阻测试单元22包括主测试电极221、第一辅助测试电极222和第二辅助测试电极223；主测试电极221用于测试室内接地网的信号，所述第一辅助测试电极222和第二辅助测试电极223用于分别测试地网外的两个位置的信号。

具体的，通过设置的主测试电极221测试室内接地网的信号，第一辅助测试电极222和第二辅助测试电极223测试地网外的信号，实现接地电阻监测采用三级直线法，通过在地网外埋两个辅助测试电极来对地网进行测量，可自动选频进行测量，抗干扰能力强，测试数据精度高、稳定可靠。一旦发现接地状况异常立即报警，提高电气系统安全性，代替繁重的人工巡检工作，降低维护成本。

其中，传统测量方法要将被测接地极从接地系统中分离，测量条件要求高、工作量大。本系统不需要分离接地极，即可随时在线读出接地电阻值，操作简便，省去了临时布设接地极等工作。

可选的，主测试电极221、第一辅助测试电极222和第二辅助测试电极 223的测试极均为铜棒。

具体的，通过第一辅助测试电极222和第二辅助测试电极223用于接地电阻测试功能，为保证测量精度和测试极使用寿命，值得一提的是，采用长 1m、直径25mm的铜棒作为测试极较佳。

可选的，所述浪涌测试单元23包括多个浪涌保护器231，每个所述浪涌保护器231上设置有485总线接口。

具体的，通过对多台电源分别解有浪涌保护器231，实现对配电系统全面的保护，并且通过在每个浪涌保护器231上设置有总线接口，实现浪涌保护器231与控制单元直接连接，在通过显示单元进行信息显示。

可选的，监测中心1还包括柜体；人机交互单元11设置在柜体上。

通过将监测中心1的人机交互单元11设置在柜体上，并且将测试模块2 可以设置在柜体内，实现将铁路能源管理系统规整化，保证对铁路配电系统

如图6所示，作为本发明的第二实施例，提供了另一种铁路能源管理系统，与实施例一的区别：所述测试模块2还包括终端；终端24能够采集配电系统的能量和监测配电系统的能耗。

具体的，通过设置的终端24采集和监测配电系统的能量和能耗，实现实时监测电气回路电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电能示值、用电量等负荷数据的动态变化，监测开关状态，监测建筑用电、水、热、冷等能耗状况，监测浪涌电流、电气火灾探测器、温湿度传感器、门禁、摄像头等设备的运行状况，所有监控数据实时显示在图形化的人机交互单元11的监测界面中，同时存储到监控中心的数据库中，为充分挖掘数据价值奠定基础。

可选的，测试模块2还包括多类互感器241，所述多类互感器241用于采集电气回路的电参量值和环境参量值。

具体的，通过多类互感器241对电气回路的电参量值和环境参量值进行采集，实现对配电系统中的电参量和环境参量进行实时监测，通过监控数据实时显示在人机交互单元11的监测界面中，同时存储到监控中心的数据库中，为充分挖掘数据价值奠定基础。

其中，多类互感器241可以包括电参量互感器和环境参量互感器，电参量互感器可以包括电流互感器、电压互感器和故障电弧互感器等；环境参量互感器可以包括温湿度传感器、门禁传感器、水位传感器和烟雾传感器等。

如图4-图5所示，作为本发明的第三实施例，提供了再另一种铁路能源管理系统，与实施例一的区别：人机交互单元11设置在中集器12上。

具体的，通过将人机交互单元11直接设置在中集器12上，实现中集器 12与人机交互单元11的整体化，也即中集器12在收集到测试模块2上传的数据信息后，直接在中集器12上的人机交互单元11上进行显示。

其中，人机交互单元11包括显示屏和控制芯片等，控制芯片等用于储存数据信息和处理数据信息，进而通过显示屏进行综合显示。

综上所述，本发明所述的一种铁路能源管理系统，监测中心1与测试模块2连接；测试模块2包括能源测试单元21、接地电阻测试单元22 和浪涌测试单元23；能源测试单元21、接地电阻测试单元22和浪涌测试单元23均与中集器12连接，中集器12用于将所述能源测试单元21、接地电阻测试单元22和浪涌测试单元23检测到的数据信号收集，中集器12与所述人机交互单元11连接，人机交互单元11用于显示中集器12收集的数据。通过在铁路的配电系统中设置的铁路能源管理系统中设置有监测中心1和测试模块2，测试模块2对配电系统中的能源、接地电阻和浪涌电流的数据进行采集，通过监测中心1的中集器12首先将测试模块2上传的数据进行汇总统计分析，再通过人机交互单元11进行实时监测显示，实现对铁路配电系统全面的监测，并且能够通过对能量数据的统计分析达到节能管理，保证铁路系统安全可靠运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路能源管理系统，其特征在于，包括监测中心和测试模块；

所述监测中心与所述测试模块连接；

所述监测中心包括人机交互单元和中集器；

所述测试模块包括能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元，所述能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元分别用于对配电系统中的能源、接地电阻和浪涌电流的数据进行采集；

所述能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元均与所述中集器连接，所述中集器用于收集所述能源测试单元、接地电阻测试单元和浪涌测试单元采集到的数据信号，所述中集器与所述人机交互单元连接，所述人机交互单元用于显示所述中集器收集的数据信号。

2.根据权利要求1所述的铁路能源管理系统，其特征在于，所述能源测试单元包括多类能量计量表，所述多类能量计量表用于对配电系统中的多类能量进行采集和统计。

3.根据权利要求1所述的铁路能源管理系统，其特征在于，所述多类能量计量表包括电表、水表、燃气表和热量表，所述电表、水表、燃气表和热量表分别用于采集和统计配电系统中的耗电量、耗水量、耗气量和热量。

4.根据权利要求1所述的铁路能源管理系统，其特征在于，所述测试模块还包括终端，所述终端用于采集配电系统中的的参量值。

5.根据权利要求4所述铁路能源管理系统，其特征在于，所述终端还包括多类互感器，所述参量值包括电参量值和环境参量值，所述多类互感器用于采集配电系统中各电气回路的电参量值和环境参量值，实现对配电系统中各电气回路的电参量和环境参量进行实时监测，并将采集的配电系统中各电气回路的电参量值和环境参量通过实时显示在人机交互单元的监测界面。

6.根据权利要求5所述铁路能源管理系统，其特征在于，所述多类互感器包括电参量互感器和环境参量互感器，所述电参量互感器包括电流互感器、电压互感器和故障电弧互感器；所述环境参量互感器包括温湿度传感器、门禁传感器、水位传感器和烟雾传感器。

7.根据权利要求1所述铁路能源管理系统，其特征在于，所述人机交互单元包括显示模块、查询模块和编辑模块；所述显示模块用于显示所述测试模块上传的数据，所述查询模块用于查询所述测试模块的历史数据和故障事件，所述编辑模块用于配置所述测试模块的参数。

8.根据权利要求1所述铁路能源管理系统，其特征在于，所述接地电阻测试单元包括主测试电极、第一辅助测试电极和第二辅助测试电极；所述主测试电极用于测试室内接地网的信号，所述第一辅助测试电极和第二辅助测试电极用于分别测试地网外的两个位置的信号，实现接地电阻监测采用三级直线法。

9.根据权利要求1所述铁路能源管理系统，其特征在于，所述浪涌测试单元包括多个浪涌保护器，多个浪涌保护器分别接入配电系统中各电气回路中，用于限制各电气回路中的浪涌，每个所述浪涌保护器上设置有485总线接口，每个浪涌保护器通过485总线接口连接到中集器，用于将采集到的数据信号通过人机交互单元进行信息显示。

10.根据权利要求1所述铁路能源管理系统，其特征在于，所述人机交互单元设置在所述中集器上。

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