学生宿舍安全用电智能管理终端设计

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1、学生宿舍安全用电智能管理终端设计徐华1周正波2毕博3宗寿松3杨立海3（1.清华大学建筑设计研究院有限公司北京100084）（2.四川省建筑科学研究院四川成都610084）（3.安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801)摘要：针对高校学生宿舍用电管理的复杂性以及安全用电的管理需求，设计了一种学生宿舍安全用电智能管理终端。测试结果表明，智能管理终端可快速识别接入宿舍回路的恶性负载，组合控制逻辑共同对宿舍用电进行监控，以满足学校后勤管理部门对学生宿舍的用电管理需求。关键词：宿舍用电；智能管理；逻辑控制；负载识别管理终端，以满足学校后勤管理部门对学生0引言宿舍的用电管理

2、需求。随着社会经济的发展及学生公寓的普及，学生宿舍的用电情况发生了巨大变化。1功能设计科学、合理地管理学生宿舍的用电，成为学结合计量计费、智能监控及识别、断送校后勤管理部门面临的一个十分重要的课电控制管理的要求，宿舍安全用电智能管理题。综合调查比较学校学生宿舍的用电情况，终端设计功能如下：总结学校用电管理有以下几个需求：（1）累加计量总用电量，递减计量剩余电（1）电力商品化。传统限时限量的供电方量；式和从住宿费中平均收取电费的方法不适（2）可实时检测电压、电流、有功功率、应现在用电设备日趋增多的需求，采取按需无功功率和功率因数等电力参数；购电的方式实行电力商品化是

3、势在必行的（3）支持对3个输出回路（如照明、插座、管理手段。空调）作独立控制；（2）用电安全。为避免学生在使用非安全（4）支持预付费控制、负载识别控制、时用电设备时引起火灾情况，所以应考虑超负间控制、强制控制等4种逻辑控制功能；荷及恶性负载识别自动断电的控制措施。（5）可查询各种日志记录。（3）按需控制。为培养学生良好的生活习2硬件组成惯，规范学生的作息，应结合学校管理需求宿舍安全用电智能管理终端采用专用对学生宿舍的用电回路实施定时控制。功能的微控制单元（MicroControlUnit，本文设计一种学生宿舍安全用电智能MCU）设计。整机的硬件系统实现依据各PDF

4、文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn个功能模块而展开，包含微处理器、电阻分液晶显示、按键输入、有功电能脉冲指示输压网络电压采样、电流互感器电流采样、三出等。硬件组成如图1所示。路磁保持继电器控制输出、铁电数据存储、图1硬件组成因此，该管理终端从最大功率限制和恶3软件设计性负载识别两方面需求出发来决定负载控3.1主程序流程制结果，以保证宿舍用电安全。主程序作时间片及事件的触发条件来最大功率限制的方法比较简单，若所有管理各个不同的功能模块。主程序软件流程负载功率和超过总功率最大值，则判断为功如图2所示。率超限，必须切断宿舍

5、供电回路。对于恶性负载的判断，若也采用总功率判断的方法，则不能够被准确识别。测试小功率纯阻性恶性负载工作特性时，可发现其功率因数很高。但若直接测试宿舍总供电回路功率因数并不会很高，故本设计终端采取增量判断法，即实时检测用电回路功率因数增量，作为判断恶性负载的依据。在宿舍图2主程序软件流程总用电回路总功率为超限的情形下，功率因数增量超过最大设定值，则判断为恶性负载3.2负载限制及负载识别算法接入。功率因数增量为当学生使用纯阻性负载的违规电器（恶22Dj=DP/(DP)+(DQ)性负载）时，极易导致电器火灾等安全事故，DP=P-PNL对学生的生命和财产安全造成影响；当

6、学生DQ=Q-QNL使用过多的常规电器，但累加用电负荷过高，式中：PN——当前有功功率；同样会造成安全事故。PL——上一时刻有功功率；PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cnΔP——有功功率增量；终端为宿舍用电总回路提供负载控制，QN——当前无功功率；可识别恶性负载并迅速作出响应。QL——上次无功功率；3.3.4预付费控制ΔQ——无功功率增量。终端配合远程预付费售电管理系统可实现先交费后用电的功能。学生可根据宿舍3.3逻辑控制方式。用电情况自行充值，用以保证宿舍正常用电。3.3.1强制控制当学生用完充值的电能后，终端

7、会自行切除高校宿舍中有部分宿舍会安排给相关宿舍用电。学生若及时充值，可及时恢复供管理人员和留学生住宿。这些宿舍往往是不电。切断电供电且没有负载、时间限制等。这种3.3.5组合控制情况下，强制控制功能打开，则其他的控制以上4种逻辑控制方式可单独使用，也功能将不起作用。另外，高校在有大型活动可组合使用。终端可根据强制控制、时间控安排时，需要对各宿舍回路做统一的断送电制、负载控制、预付费控制的组合控制逻辑处理，也需通过强制控制功能实现。及优先级共同决定供电输出回路的通或断。3.3.2时间控制组合控制逻辑如图3所示。高校学生较多，为统一安排作息，需统一按时通/断电，例如0

8、6:00~