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 負載限制及負載識別算法

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**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，同樣會造成**事故。

因此，該管理終端從功率限制和惡性負載識別兩方面需求出發來決定負載控制結果，以保證宿舍用電**。

功率限制的方法比較簡單，若所有負載功率和超過總功率值，則判斷為功率超限，切斷宿舍供電回路。

 對于惡性負載的判斷，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并不會很高，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，作為判斷惡性負載的依據。在宿舍總用電回路總功率為超限的情形下，功率因數增量超過設定值，則判斷為惡性負載接入。功率因數增量為

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 邏輯控制方式。

3.3.1 強制控制

高校宿舍中有部分宿舍會安排給相關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、時間限制等。這種情況下，強制控制功能打開，則其他的控制功能將不起作用。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，也需通過強制控制功能實現。

3.3.2 時間控制

高校學生較多，為統一安排作息，需統一按時通/斷電，例如06:00~08:00為學生早晨起床洗漱時間，應保持照明和插座回路處于通電狀態；08:00~11:00為學生上課時間，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回路供電。

終端為照明、插座、空調回路均提供獨立的兩套控制時段表，方便學校管理部門根據實際情況在不同的時刻控制不同的回路通/斷電，滿足定時控制管理的要求。

3.3.3 負載控制

終端為宿舍用電總回路提供負載控制，可識別惡性負載并迅速作出響應。

3.3.4 預付費控制

終端配合遠程預付費售電管理系統可實現先交費后用電的功能。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后，終端會自行切除宿舍用電。學生若及時充值，可及時恢復供電。

3.3.5 組合控制

以上4種邏輯控制方式可單獨使用，也可組合使用。終端可根據強制控制、時間控制、負載控制、預付費控制的組合控制邏輯及優先級共同決定供電輸出回路的通或斷。

組合控制邏輯如圖 3所示。

圖3 組合控制邏輯

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，并給出分閘命令。組合控制邏輯如表2所示，可實現時間段控制、負載控制、預付費控制等組合邏輯控制，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  組合控制邏輯

5 結語

該學生宿舍用電管理終端具備計量、監測、控制功能，能夠降低學校等管理方面電費收取難度，提高工作效率，實現優化運行，節約電能，并為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系統。

文章來源：《現代建筑電氣》2015年5期。

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[4] 胡鑫鳳,周璐,孫一文.基于51單片機的大學生宿舍用電管理系統[J].電子制作,2013(11):36-38

作者簡介：

師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統

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