T/CSNAME 021-2020 智能船艇电能测量方法和组件

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资料名称：	T/CSNAME 021-2020 智能船艇电能测量方法和组件
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资料归类：	船舶标准
整理时间：	2025-02-22
软件简介：	ICS 47.080 U 01 团体标准 T/CSNAME 021-2020 智能船艇电能测量方法和组件 Method for electric energy measurement of smart craft and requirements for the equipment 2020 - 11 - 02发布2021 - 02 - 01实施中国造船工程学会发布前言本标准按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则起草。本标准由中国造船工程学会标准化学术委员会提出。本标准由中国造船工程学会归口。本标准起草单位：海洋工程装备检测试验技术国家工程实验室、江苏科技大学、中国船舶重工集团公司第七〇四研究所。本标准主要起草人：赵鼎鼎、吴昊、徐姝菁、仲伟波、胡方珍。 T/CSNAME 021—2020 1 智能船艇电能测量方法和组件 1 范围本标准规定了智能船艇在航行过程中电能消耗的测量方法及组件。本标准适用于直流供电电压不超过36V、电流不超过125A、采用电池供电或者直流发电机供电驱动的功率不大于4.5kW的小型船艇，其他船艇可参照本标准执行。 2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。 2.1 直流电压 direct voltage 不随时间变化的电压，或广义理解为直流分量为主的周期电压。 2.2 直流电流 direct current 不随时间变化的电流，或广义理解为直流分量为主的周期电流。 2.3 直流电功率 DC power 直流电流在单位时间内做的功叫做电功率，用来表示电能消耗快慢的物理量。 2.4 直流电电能 DC electrical energy 直流电流以各种形式做功(即产生能量)的能力。 3 符号下列符号适用于本标准： I——船艇主电源输出端输出直流电流； U——船艇主电源输出端输出直流电压； P——船艇主电源输出实时电功率； Q——船艇主电源监测过程中的总电能输出。 4 测量方法 T/CSNAME 021—2020 2 4.1 电压测量方法组件电压测量电路的输入阻抗不小于10MΩ 。测量方法如下：储能电池/直流发电机 U 图1 电压测量原理图 4.2 电流测量方法采用闭合磁路闭环式霍尔传感器方法。储能电池/直流发电机 I 图2 电流测量原理图 4.3 功率测量方法功率测量方法见公式(1),既可以采用硬件电路方法，也可以采用软件测量方法。 P U It t t   ...................................... (1) 式中： Pt——时刻t时船艇主电源输出的电功率，单位为瓦（W）； Ut——时刻t时船艇主电源输出端输出的直流电压，单位为伏（V）； It——时刻t时船艇主电源输出端输出的直流电流，单位为安培（A）。 4.4 电能测量方法电能测量原理见公式（2）： p dt t t t Q t    2 1 ..................................... (2) 数字化后的电能测量见公式（3）： p t U I t n n n n n n n n n Q         2 1 2 1 ............................ (3) T/CSNAME 021—2020 3 式中： t1——电能测量过程的启动时刻，单位为秒（s）； t2——电能测量过程的结束时刻，单位为秒（s）； n1——电能测量过程启动时刻对应的采样点数标记； n2——电能测量过程结束时刻对应的采样点数标记； Pn——第n点记录时刻的瞬时功率，单位为瓦（W）； Un——第n点记录时刻的电压，单位为伏（V）； In——第n点记录时刻的电流，单位为安培（A）； Q——测量到的电能，单位为焦（J）。 5 测量组件 5.1 组成测量组件由电压测量单元、电流测量单元、分析处理单元、存储单元和时钟单元组成。 5.2 精度要求测量组件精度要求如下： a) 直流流电压量程0V-36V，线性度优于0.5%，分辨率不高于10mV； b) 直流电流量程0A-125A，线性度优于0.5%，分辨率不高于10mA； c) 直流电功率量程0W-4500W，线性度优于1%； d) 实时采样频率不低于50Hz，测量带宽不大于50Hz； e) 电能测量误差不高于1%； f) 采样电阻具有足够优异的温度特性，温度漂移不大于20ppm/℃； g) 组件计时误差不大于1s/10h。 5.3 功能测量组件应具备电压、电流、功率和电能测量功能。 5.4 时钟要求测量组件系统应具有绝对时钟功能，且有时钟校对端口，绝对时钟应能提供年（四位），月（两位），日（两位），小时（两位），分钟（两位），10毫秒（两位）日历信息。 5.5 组件标记要求测量组件应具有设置组件标记的功能，组件标记容量应不小于1024个。且组件标记应记录到数据文件中。 5.6 测量时间要求测量组件的连续不间断测量时间应不低于10h，期间电功率和电能的记录应保持完整。 5.7 能耗要求测量传感器或者测量端口应不对电源产生有影响的负载效应，推荐采用感应式测量方法。测试设备应具有独立的供电自持能力，组件的电量应能保证全过程的数据采集、存储和记录。 T/CSNAME 021—2020 4 5.8 数据存储测量组件应具有数据存储功能，数据存储部件应为等级不低于Class10的TF卡，且应方便拆卸读写，有效存储空间不小于27GB。 5.9 数据记录要求测量组件应以10Hz的频率记录测量到的功率和电能，记录的数据以txt文本格式进行存储，单个文件不超过30M，并以本文件起始时刻命名，且第一行记录本组件的标记。记录文件中包含三列数据：实时绝对时刻，实时功率和实时能耗。其中实时绝对时刻精确到10ms，实时功率精确到0.1W，实时能耗精确到0.1J。 5.10 安装位置智能船艇电能测量组件和测试方法是测量船艇全船能耗的组件和方法，在全船蓄电池供电端口或者总供电端口处进行测量，测量的能耗包含全船行进过程中除了本组件以外的所有耗能组件消耗的电能。 5.11 接口要求组件安装应具有灵活的物理接口，接口尺寸不小于100mm长×100mm宽×50mm高。船艇蓄电池或者直流发电机输出端口处应预留有进行并联的接线端子和便于断开穿入传感器的接线结构，并且预留有沿导线长度上10cm空间不做屏蔽处理，用于布置电流传感器。 5.12 重量要求组件自身重量不应影响到船艇自身的动力性能，组件重量不能超过1kg。 5.13 防尘防水等级测量组件应具有IP56的防水等级。 6 质量保证和控制测量前，应用国家级标准样品或行业级标准样品（实在两者没有时，也可用控制标样替代）校核本测量方法的有效性。当过程失控时，应找出原因，纠正错误后，重新进行校核。 7 测试结果记录测试结果记录应包括下列内容： a) 船艇信息； b) 环境信息：温度、湿度、风速、风向； c) 测试地点，测试时间； d) 测试历程中与时间历程对应的功率和电能信息。智能船艇电能测量记录图见附录A。 T/CSNAME 021—2020 5 A A 附录 A （资料性）智能船艇电能测量记录图智能船艇电能测量记录图见图A.1。图A.1 智能船艇电能测量记录图电能测量结果记录表船艇名称：船艇类型：船艇编号：测试编号：环境温度：环境湿度：风向：风速：测试时间：测试地点：组件编号：序号测试时刻功率能耗备注记录人：校核人：
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