CN107340443A - 一种智能识别用电负载的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种智能识别用电负载的方法、装置及系统。所述方法包括获取新增负载的功率和功率因数；判断功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；如果是，提取新增负载的电压和电流波形；分析所述电压和电流波形，得到负载类别；判断负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；如果是，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形是否相同；如果不同，确定新增负载为违规电器。本申请实施例通过负载用电特征曲线学习，可智能识别用电器类别，实时监测，防止违规电器使用；同时，防止由于误判违规电器给公共用电管理带来不必要麻烦。
Description
技术领域
本申请涉及用电安全与节能技术领域，特别涉及一种智能识别用电负载的方法、装置及系统。
背景技术
随着经济和科技的发展，公共用电的用电器种类也越来越多，导致用电环境越来越复杂。由于电炉、热得快、电吹风等违规用电器的使用，使得公寓宿舍存在许多安全隐患，节能和安全用电已成为公共用电需解决的一个重要问题，仅靠人工排查需要耗费许多人力和物力，而且得不到根本的解决。
目前，大多公共用电仅靠功率限制用电，或者简单的识别阻性负载或违规电器，容易造成误判，给公共用电管理带来很多不必要的麻烦。
发明内容
本申请的目的在于提供一种智能识别用电负载的方法、装置及系统，以解决由于误判违规电器给公共用电管理带来不必要麻烦的问题。
第一方面，本申请的实施例提供了一种智能识别用电负载的方法，包括：
获取新增负载的功率和功率因数；
判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；
如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；
分析所述电压和电流波形，得到负载类别；
判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；
如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形是否相同；
如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。
可选地，所述提取新增负载的电压和电流波形的步骤包括：
获取接入新增负载前的电流波形和接入新增负载后的电流波形；
所述接入新增负载后的电流波形与所述接入新增负载前的电流波形相减，得到所述新增负载的电流波形。
可选地，所述确定新增负载为违规电器的步骤之后，还包括：对所述违规电器进行报警或断电处理。
第二方面，本申请的实施例提供了一种智能识别用电负载的装置，包括：
获取单元，用于获取新增负载的功率和功率因数；
第一判断单元，用于判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；
提取单元，用于如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；
分析单元，用于分析所述电压和电流波形，得到负载类别；
第二判断单元，用于判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；
比较单元，用于如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形；
确定单元，用于如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。
可选地，提取单元包括：
获取子单元，用于获取接入新增负载前的电流波形和接入新增负载后的电流波形；
相减子单元，用于所述接入新增负载后的电流波形与所述接入新增负载前的电流波形相减，得到所述新增负载的电流波形。
可选地，所述装置还包括：
断电或报警单元，用于对所述违规电器进行报警或断电处理。
第三方面，本申请的实施例提供了一种智能识别用电负载的系统，所述系统包括：微控制器、三路继电器控制与检测器、电能计量芯片、存储器和通讯器；
所述电能计量芯片、所述三路继电器控制与检测器、所述存储器和所述通讯器分别与所述微控制器连接；
所述微控制器用于获取新增负载的功率和功率因数；判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；提取所述新增负载的电压和电流波形；分析所述电压和电流波形，得到负载类别；比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形；确定新增负载为违规电器；
所述电能计量芯片用于采集所述新增负载的电压和电流波形；
所述存储器用于存储负载的电流和电压波形。
可选地，所述系统还包括显示器，所述显示器与所述微控制器连接。
可选地，所述通讯器包括RS485通讯电路、红外通讯电路、无线通讯器和/或载波通讯电路。
可选地，所述系统还包括按键器，所述按键器与所述微控制器连接。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种智能识别用电负载的方法、装置及系统。所述方法包括获取新增负载的功率和功率因数；判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；分析所述电压和电流波形，得到负载类别；判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形是否相同；如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。所述装置包括获取单元、第一判断单元、提取单元、分析单元、第二判断单元、比较单元、及确定单元。所述系统包括微控制器、三路继电器控制与检测器、电能计量芯片、存储器和通讯器。本申请实施例通过负载用电特征曲线学习，可智能识别用电器类别，实时监测，防止违规电器使用；同时，防止由于误判违规电器给公共用电管理带来不必要麻烦。本申请中，系统带有通讯器，能够通过采集设备与后台系统数据互通，可远程控制也可本地控制，实现后付费与先付费模式自由切换。三路继电器控制与检测器可使本申请中系统实现两路计量，空调、插座、灯光三路控制，每路独立性好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种智能识别用电负载的方法的流程图；
图2为根据本申请实施例示出提取新增负载的电压和电流波形的步骤的流程图；
图3为根据本申请实施例示出的一种智能识别用电负载的装置结构示意图；
图4为根据本申请实施例示出提取单元的结构示意图；
图5为根据本申请实施例示出的一种智能识别用电负载的系统的结构示意图；
图6为根据本申请实施例示出微控制器的电路图；
图7为根据本申请实施例示出电能计量芯片的电路图；
图8为根据本申请实施例示出一种继电器控制与检测器的电路图；
图9为根据本申请实施例示出另一种继电器控制与检测器的电路图；
图10为根据本申请实施例示出存储器的电路图；
图11为根据本申请实施例示出485通讯电路图；
图12为根据本申请实施例示出红外通讯电路的电路图；
图13为根据本申请实施例示出载波通讯电路的电路图；
图14为根据本申请实施例示出显示器的电路图；
图15为根据本申请实施例示出按键器的电路图；
图16为根据本申请实施例示出电源的电路图；
图17为根据本申请实施例示出继电器控制与检测器的接线图。
图示说明：
其中，1-获取单元，2-第一判断单元，3-提取单元，31-获取子单元，32-相减子单元，4-分析单元，5-第二判断单元，6-比较单元，7-确定单元，101-微控制器，102-电能计量芯片，103-继电器控制与检测器，104-存储器，105-通讯器，106-显示器，107-按键器。
具体实施方式
参阅图1，本申请的实施例提供了一种智能识别用电负载的方法，包括：
步骤S1、获取新增负载的功率和功率因数；
步骤S2、判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；
如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，执行步骤S3；
步骤S3、提取所述新增负载的电压和电流波形；
步骤S4、分析所述电压和电流波形，得到负载类别；
步骤S5、判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；
如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，执行步骤S6；
步骤S6、比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形是否相同；
预存负载的电流和电压波形是将用电器的用电特征分析处理后做记录及标识，用作用电器识别。
如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，执行步骤S7；
步骤S7、确定新增负载为违规电器。
本申请实施例通过负载用电特征曲线学习，可智能识别用电器类别，实时监测，防止违规电器使用；同时，防止由于误判违规电器给公共用电管理带来不必要麻烦。
可选地，参阅图2，所述提取新增负载的电压和电流波形的步骤包括：
步骤S31、获取接入新增负载前的电流波形和接入新增负载后的电流波形；
步骤S32、所述接入新增负载后的电流波形与所述接入新增负载前的电流波形相减，得到所述新增负载的电流波形。
可选地，所述分析电压和电流波形，得到负载类别的步骤包括：
如果电流超前，所述负载类别是容性负载；
如果电流滞后，所述负载类别是感性负载；
如果零点电流波形被截取，所述负载类别是开关电源性质或可控硅控制性质负载；
如果电压与电流的相位趋近重叠，所述负载类别是阻性负载。
可选地，所述确定新增负载为违规电器的步骤之后，还包括：
步骤S8、对所述违规电器进行报警或断电处理。
参阅图3，本申请的实施例提供了一种智能识别用电负载的装置，包括：
获取单元1，用于获取新增负载的功率和功率因数；
第一判断单元2，用于判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；
提取单元3，用于如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；
分析单元4，用于分析所述电压和电流波形，得到负载类别；
第二判断单元5，用于判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；
比较单元6，用于如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形；
确定单元7，用于如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。
可选地，参阅图4，提取单元3包括：
获取子单元31，用于获取接入新增负载前的电流波形和接入新增负载后的电流波形；
相减子单元32，用于所述接入新增负载后的电流波形与所述接入新增负载前的电流波形相减，得到所述新增负载的电流波形。
可选地，所述装置还包括：
断电或报警单元8，用于对所述违规电器进行报警或断电处理。
参阅图5-17，本申请的实施例提供了一种智能识别用电负载的系统，所述系统包括：微控制器101、三路继电器控制与检测器102、电能计量芯片103、存储器104和通讯器105；
所述电能计量芯片102、所述三路继电器控制与检测器103、所述存储器104和所述通讯器105分别与所述微控制器101连接；
所述微控制器101，用于获取新增负载的功率和功率因数；判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；提取所述新增负载的电压和电流波形；分析所述电压和电流波形，得到负载类别；比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形；确定新增负载为违规电器；
微控制器101的电路图如图6所示，微控制器101主要是负责任务的调度和各个模块的控制。
所述电能计量芯片102，用于采集所述新增负载的电压和电流波形；
电能计量芯片102电路图如图7所示，电能计量芯片102主要负责电能量的计量，电压电流的AD值的采样，即电压电流波形采集，获取当前电压，电流、功率的有效值。
所述存储器104，用于存储负载的电流和电压波形。
存储器104电路图如图10所示，存储器104实现电能表的记忆功能，存储学习功能时用电器的用电曲线，存储电能表的计量数据及电能表的一些运行参数，记录公共用电违规用电情况。
三路继电器控制与检测器103的电路图如图8和图9所示，三路继电器控制与检测器103的接线图如图17所示，三路继电器控制与检测器103采用一进三出的方式，其中一路单独用一颗计量芯片计量，另两路合用一颗计量芯片计量，三路有独立的继电器对线路的通断进行控制，可根据电能表的状态执行通断电。公共用电一般有空调、插座、灯光三路用电，三路继电器控制与检测器103可以使得每路独立性好，防止其中一路故障而影响到其他两路用电。
本申请的系统中还设有时钟和电源，电源电路图如图16所示。时钟用于获取当前时间，系统根据当前时间执行不同的任务。为记录系统各种事件发生时刻提供时间数据。电源用于为整个系统提供电能。
本申请中，系统带有通讯器105，能够通过采集设备与后台系统数据互通，实现后付费与先付费模式自由切换。通过后台对本申请系统的设置可实现先付费后用电模式和先用电后付费模式的切换。预付费模式为电能表判断剩余金额是否大于0，如果剩余金额小于等于0，电能表自动对负载线路做断电处理，需要通过远程充值恢复用电。后付费模式先用电，每个月通过后台结算来收费。
可选地，所述系统还包括显示器106，所述显示器106与所述微控制器101连接。
显示器106的电路图如图14所示，显示器106可直观显示用电数据、当前电网运行参数及电能表状态，以便工作人员及时了解系统的运行状态。
可选地，所述通讯器105包括RS485通讯电路、红外通讯电路、无线通讯器和/或载波通讯电路。系统安有通讯器104后，硬件支持RS-485通信,RS485通讯电路如图11所示，有线的方式与采集器连接,完成后台系统与电能表通信；硬件提供红外通讯接口，电路图如图12所示；硬件提供通讯接口，如支持无线通信模块,载波通信器,完成电能表与采集器及系统数据互通。其中，载波通信器的电路图如图13所示。
可选地，所述系统还包括按键器107，所述按键器107与所述微控制器101连接。按键器107的电路图如图15所示，按键器107的设置便于工作人员直接对本申请的系统进行控制与调节。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种智能识别用电负载的方法、装置及系统。所述方法包括获取新增负载的功率和功率因数；判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；分析所述电压和电流波形，得到负载类别；判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形是否相同；如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。所述装置包括获取单元1、第一判断单元2、提取单元3、分析单元4、第二判断单元5、比较单元6及确定单元7。所述系统包括微控制器101、三路继电器控制与检测器103、电能计量芯片102、存储器104和通讯器105。本申请实施例通过负载用电特征曲线学习，可智能识别用电器类别，实时监测，防止违规电器使用；同时，防止由于误判违规电器给公共用电管理带来不必要麻烦。本申请中，系统带有通讯器105，能够通过采集设备与后台系统数据互通，可远程控制也可本地控制，实现后付费与先付费模式自由切换。三路继电器控制与检测器103可使本申请中系统实现两路计量，空调、插座、灯光三路控制，每路独立性好。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种智能识别用电负载的方法，其特征在于，包括：
获取新增负载的功率和功率因数；
判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；
如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；
分析所述电压和电流波形，得到负载类别；
判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；
如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形是否相同；
如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取新增负载的电压和电流波形的步骤包括：
获取接入新增负载前的电流波形和接入新增负载后的电流波形；
所述接入新增负载后的电流波形与所述接入新增负载前的电流波形相减，得到所述新增负载的电流波形。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定新增负载为违规电器的步骤之后，还包括：对所述违规电器进行报警或断电处理。
4.一种智能识别用电负载的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取新增负载的功率和功率因数；
第一判断单元，用于判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；
提取单元，用于如果所述功率和功率因数在所述预设功率和功率因数区间内，提取所述新增负载的电压和电流波形；
分析单元，用于分析所述电压和电流波形，得到负载类别；
第二判断单元，用于判断所述负载类别是否为开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载；
比较单元，用于如果所述负载类别是开关电源性质负载、可控硅控制性质负载或阻性负载，比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形；
确定单元，用于如果所述新增负载的电压和电流波形，和，所述预存负载的电流和电压波形不同，确定新增负载为违规电器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，提取单元包括：
获取子单元，用于获取接入新增负载前的电流波形和接入新增负载后的电流波形；
相减子单元，用于所述接入新增负载后的电流波形与所述接入新增负载前的电流波形相减，得到所述新增负载的电流波形。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
断电或报警单元，用于对所述违规电器进行报警或断电处理。
7.一种智能识别用电负载的系统，其特征在于，所述系统包括：微控制器、三路继电器控制与检测器、电能计量芯片、存储器和通讯器；
所述电能计量芯片、所述三路继电器控制与检测器、所述存储器和所述通讯器分别与所述微控制器连接；
所述微控制器用于获取新增负载的功率和功率因数；判断所述功率和功率因数是否在预设功率和功率因数区间内；提取所述新增负载的电压和电流波形；分析所述电压和电流波形，得到负载类别；比较所述新增负载的电压和电流波形，和，预存负载的电流和电压波形；确定新增负载为违规电器；
所述电能计量芯片用于采集所述新增负载的电压和电流波形；
所述存储器用于存储负载的电流和电压波形。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示器，所述显示器与所述微控制器连接。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述通讯器包括RS485通讯电路、红外通讯电路、无线通讯器和/或载波通讯电路。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括按键器，所述按键器与所述微控制器连接。
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