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摘要：針對高校學生宿舍用電管理的複雜性以及**用電的管理需求，設計了一種學生宿舍**用電智能管理終端。測試結果表明，智能管理終端可快速識別接入宿舍回路的惡性負載，組合控製邏輯共同對宿舍用電進行監控，以滿足學校後勤管理部門對學生宿舍的用電管理需求。學生宿舍**用電智能管理終端設計
關(guan) 鍵詞：宿舍用電；智能管理；邏輯控製；負載識別
0 引言
隨著社會(hui) 經濟的發展及學生公寓的普及，學生宿舍的用電情況發生了巨大變化。學生宿舍**用電智能管理終端設計
科學、合理地管理學生宿舍的用電，成為(wei) 學校後勤管理部門麵臨(lin) 的一個(ge) 十分重要的課題。綜合調查比較學校學生宿舍的用電情況，總結學校用電管理有以下幾個(ge) 需求：
（1）電力商品化。傳(chuan) 統限時限量的供電方式和從(cong) 住宿費中平均收取電費的方法不適應現在用電設備日趨增多的需求，采取按需購電的方式實行電力商品化是勢在必行的管理手段。
（2）用電**。為(wei) 避免學生在使用非**用電設備時引起火災情況，所以應考慮超負荷及惡性負載識別自動斷電的控製措施。
（3）按需控製。為(wei) 培養(yang) 學生良好的生活習(xi) 慣，規範學生的作息，應結合學校管理需求對學生宿舍的用電回路實施定時控製。
本文設計一種學生宿舍**用電智能管理終端，以滿足學校後勤管理部門對學生宿舍的用電管理需求。學生宿舍**用電智能管理終端設計
1 功能設計
結合計量計費、智能監控及識別、斷送電控製管理的要求，宿舍**用電智能管理終端設計功能如下：學生宿舍**用電智能管理終端設計
（1）累加計量總用電量，遞減計量剩餘(yu) 電量；
（2）可實時檢測電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數等電力參數；
（3）支持對3個(ge) 輸出回路（如照明、插座、空調）作獨立控製；
（4）支持預付費控製、負載識別控製、時間控製、強製控製等4種邏輯控製功能；
（5）可查詢各種日誌記錄。
2 硬件組成
宿舍**用電智能管理終端采用專(zhuan) 用功能的微控製單元（Micro Control Unit，MCU）設計。整機的硬件係統實現依據各個(ge) 功能模塊而展開，包含微處理器、電阻分壓網絡電壓采樣、電流互感器電流采樣、三路磁保持繼電器控製輸出、鐵電數據存儲(chu) 、液晶顯示、按鍵輸入、有功電能脈衝(chong) 指示輸出等。硬件組成如圖1所示。學生宿舍**用電智能管理終端設計
圖1 硬件組成
3 軟件設計
3.1 主程序流程
主程序作時間片及事件的觸發條件來管理各個(ge) 不同的功能模塊。主程序軟件流程如圖2所示。
圖2 主程序軟件流程
3.2 負載限製及負載識別算法
當學生使用純阻性負載的違規電器（惡性負載）時，極易導致電器火災等**事故，對學生的生命和財產(chan) **造成影響；當學生使用過多的常規電器，但累加用電負荷過高，同樣會(hui) 造成**事故。
因此，該管理終端從(cong) 功率限製和惡性負載識別兩(liang) 方麵需求出發來決(jue) 定負載控製結果，以保證宿舍用電**。
功率限製的方法比較簡單，若所有負載功率和超過總功率值，則判斷為(wei) 功率超限，切斷宿舍供電回路。
對於(yu) 惡性負載的判斷，若也采用總功率判斷的方法，則不能夠被準確識別。測試小功率純阻性惡性負載工作特性時，可發現其功率因數很高。但若直接測試宿舍總供電回路功率因數並不會(hui) 很高，故本設計終端采取增量判斷法，即實時檢測用電回路功率因數增量，作為(wei) 判斷惡性負載的依據。在宿舍總用電回路總功率為(wei) 超限的情形下，功率因數增量超過設定值，則判斷為(wei) 惡性負載接入。功率因數增量為(wei)
式中：PN——當前有功功率；
PL——上一時刻有功功率；
ΔP——有功功率增量；
QN——當前無功功率；
QL——上次無功功率；
ΔQ——無功功率增量。
3.3 邏輯控製方式。
3.3.1 強製控製
高校宿舍中有部分宿舍會(hui) 安排給相關(guan) 管理人員和留學生住宿。這些宿舍往往是不切斷電供電且沒有負載、時間限製等。這種情況下，強製控製功能打開，則其他的控製功能將不起作用。另外，高校在有大型活動安排時，需要對各宿舍回路做統一的斷送電處理，也需通過強製控製功能實現。
3.3.2 時間控製
高校學生較多，為(wei) 統一安排作息，需統一按時通/斷電，例如06:00~08:00為(wei) 學生早晨起床洗漱時間，應保持照明和插座回路處於(yu) 通電狀態；08:00~11:00為(wei) 學生上課時間，學生一般不在宿舍，切斷所有回路；23:00~06:00為(wei) 學生休息時間，應切斷照明用電，但保證插座和空調用電回路正常供電；在周末，08:00~23:00，一般學生不用上課，大多數時間均在宿舍，此時應保證所有相關(guan) 回路供電。
終端為(wei) 照明、插座、空調回路均提供獨立的兩(liang) 套控製時段表，方便學校管理部門根據實際情況在不同的時刻控製不同的回路通/斷電，滿足定時控製管理的要求。
3.3.3 負載控製
終端為(wei) 宿舍用電總回路提供負載控製，可識別惡性負載並迅速作出響應。
3.3.4 預付費控製
終端配合遠程預付費售電管理係統可實現先交費後用電的功能。學生可根據宿舍用電情況自行充值，用以保證宿舍正常用電。當學生用完充值的電能後，終端會(hui) 自行切除宿舍用電。學生若及時充值，可及時恢複供電。
3.3.5 組合控製
以上4種邏輯控製方式可單獨使用，也可組合使用。終端可根據強製控製、時間控製、負載控製、預付費控製的組合控製邏輯及優(you) 先級共同決(jue) 定供電輸出回路的通或斷。
組合控製邏輯如圖 3所示。
圖3 組合控製邏輯
4 試驗結果
惡性負載識別測試結果如表1所示。
由表1可知，管理終端可快速識別學生接入宿舍回路的惡性負載，並給出分閘命令。組合控製邏輯如表2所示，可實現時間段控製、負載控製、預付費控製等組合邏輯控製，共同對宿舍進行用電監控。
表1 惡性負載識別測試結果
表2 組合控製邏輯
5 結語
該學生宿舍用電管理終端具備計量、監測、控製功能，能夠降低學校等管理方麵電費收取難度，提高工作效率，實現優(you) 化運行，節約電能，並為(wei) 用戶的合理管理提供數據依據，是一套切實可行的用戶端電能收費管理係統。
文章來源：《現代建築電氣》2015年5期。
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作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為(wei) 智能建築供配電監控係統
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