CN109638794B - 一种根据功率定时的智能配电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种根据功率定时的智能配电方法，步骤一、计算出电流有效值Ia；步骤二、计算出电压有效值Ua；步骤三、根据电流有效值Ia和电压有效值Ua，计算出总功率S和支路功率W；步骤四、设定总功率阈值，实时监测总线上的功率值，当检测到的总功率到达所述总功率阈值时，切断总线；步骤五、设定各条支路的功率阈值，实时监测各条支路上的功率值，当检测各条支路功率到达对应设定的所述支路功率阈值时，切断该支路；步骤六、设定重启时间，当总功率或支路功率达到设定阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，恢复该总线或支路运行。本发明解决了对线路上使用功率监测和线路通断控制不力的技术问题。

Description

一种根据功率定时的智能配电方法

技术领域

本发明涉及智能用电监控技术领域，具体涉及一种根据功率定时的智能配电方法。

背景技术

物联网技术近十年发展十分迅速。物联网作为新一代信息技术的重要组成部分，是继计算机、互联网之后的第三次世界信息产业浪潮，并有逐步替代传统互联网的趋势。其应用遍及智能交通、环境保护、市政管理、公共安全、平安家居、智能消防、工业检测、环境检测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系检测、食品溯源、敌情侦查和情报搜索等众多领域。针对物联网业务巨大的市场潜力以及发展速度，继续一款基于物联网用电的综合监控终端------智能家用配电箱。

基于物联网的用电综合监控终端主要包括监控终端、运营商网络服务器和用户终端。监控终端即我们要做的设备，主要是电路的数据采集和通信，之后监控终端和运营商网络进行信息交互，服务器负责数据的分析、汇总、存储和运算等。用户终端(手机、电脑)可以对服务器进行访问及控制命令的发布。

目前智能家用配电箱没有远程的故障监控和报警功能，或者当总线或各条支路上的功率负荷过大时，报警和处理不及时，导致欠保护或过保护，影响其他线路上设备的正常运行。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的是提供一种根据功率定时的智能配电方法，同时设置有三种保护模式，模式1、用户可通过APP远程设定某支路一次性功率总额设定，终端不断的监测和累积该支路功率，直到设定的总额时，切断该支路。模式2、功率循环模式，用户可在模式1的基础上，增加重新开通该支路的时间，在功率到达指定时切断开关，后进行计时，计时到设定时间后，恢复上电。此模式可以用来控制该支路的持续功率。模式3、功率平均模式，设定平均功率和循环周期，控制器自动监测功率与时间，自动计算开关支路的时间。设定平均功率x，周期为t。如果监测到的功率为y，则开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；以此时间规律进行循环开关。上述三种模式叠加使用，提高对线路功率监测和保护效果，保障线路的稳定运行，本发明解决了对线路上使用功率监测和线路通断控制不力的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种根据功率定时的智能配电方法，包括以下步骤：

步骤一、采集配电箱进线上的实时电流值I，并计算出电流有效值Ia；

步骤二、采集配电箱进线上的实时电压值U，并计算出电压有效值Ua；

步骤三、根据电流有效值Ia和电压有效值Ua，计算出总功率S和支路功率W；

步骤四、设定总功率阈值，实时监测总线上的功率值，当检测到的总功率到达所述总功率阈值时，切断总线；

步骤五、设定各条支路的功率阈值，实时监测各条支路上的功率值，当检测各条支路功率到达对应设定的所述支路功率阈值时，切断该支路；

步骤六、设定重启时间，当总功率或支路功率达到设定阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，恢复该总线或支路运行。

优选的，建构一电信号采集电路，该电信号采集电路包括：

若干串联的分压电阻，第一个所述分压电阻连接火线进线端，最后一个所述分压电阻连接一第一比较器的同相输入端，所述第一比较器的输出端连接至电压采集端；

电压采样电阻，其第一端连接所述第一比较器的同相输入端，所述电压采样电阻的第二端连接第一电源端，所述第一电源端连接零线进线端；

第一分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第一分压电路的第一端连接第一电源端，所述第一分压电路的第二端连接所述第一比较器的输出端，所述第一分压电路的中间端连接所述第一比较器的反相输入端；

电流采样电阻，所述电流采样电阻的第一端连接一第二比较器的同相输入端和外部负载的一端，外部负载另一端连接至火线进线端，电流采样电阻的第二端连接所述零线进线端，所述第二比较器的输出端连接至电流采集端；

第二分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第二分压电路的第一端连接第一电源端，所述第二分压电路的第二端连接所述第二比较器的输出端，所述第二分压电路的中间端连接所述第二比较器的反相输入端。

优选的，所述第一比较器和第二比较器的电源端连接至第二电源端，所述第一电源端的电压值为第二电源端电压值的一半。

优选的，对实时电流进行A/D采样，所述实时电流值I的计算方法为：

I＝(IAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R3/R2)/Ris；

其中，X为A/D满量程数值，电流的即时A/D数据为IAD，VCC为第二电源端电压值，Ris是电流采样电阻，R3、R2是第二分压电路中的两个电阻。

优选的，对实时电压进行A/D采样，所述实时电压值U的计算方法为：

U＝(UAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R11/R10)*(R5+R6+R7+R8+R9)/R9；

其中，电压的即时A/D数据为UAD，VCC为第二电源端电压值，R9是电压采样电阻，R11、R10是第一分压电路中的两个电阻，R5、R6、R7、R8是所述分压电阻。

优选的，步骤一中，所述电流有效值Ia的计算方法为：

所述电压有效值Ua的计算方法为：

其中，一个周期A/D采集的数据个数为N，n＝1,2,3…N，In为一个周期内采集到的第n个实时电流值，Un为一个周期内采集的第n个实时电压值。

优选的，还包括步骤七、分别设定总线、支路上的设置平均功率和循环周期，所述循环周期为线路断开和导通的周期；设置平均功率为一段时间内线路上的平均功率。

优选的，实时监测和计算总线或支路上的功率，自动计算开关支路的时间，开关支路时间的计算方法为：

设置平均功率为x，循环周期为t，如果监测到线路的功率为y，则开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；根据所述开通时间和关断时间来控制线路的通断。

与现有技术相比，本发明包含的有益效果在于：

1、本发明可以远程监测配电箱上的电信号，方便终端监测和控制；

2、对总线功率和支路功率进行分别监测和控制，当支路超负荷时只对该支路切断，不影响其他支路的运行；

3、通过设置恢复时间，当线路切断后，且计时到达恢复时间时，重新启动该线路，实现切断线路的自恢复运行。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是电源电路图；

图2是电信号采集电路图；

图3是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。

本发明提供了一种根据功率定时的智能配电方法，首先构建一电信号采集电路，以便于对线路上的电信号进行实时监测，并将监测结果传送至远端终端，实现远程监控。

如图1-图2所示，该电信号采集电路包括：

若干串联的分压电阻R5-R8，第一个所述分压电阻R5连接火线进线端，最后一个所述分压电阻R8连接一第一比较器OP1的同相输入端，所述第一比较器OP1的输出端通过电阻R12连接至电压采集端。

电压采样电阻R9，其第一端连接所述第一比较器OP1的同相输入端，所述电压采样电阻R9的第二端连接第一电源端VCC/2，所述第一电源端VCC/2连接零线进线端，电压采样电阻R9两端并联一电容C9。

第一分压电路，其包括串联的两个电阻R10和R11，所述R10的第一端连接第一电源端VCC/2，所述R11的第二端连接所述第一比较器OP1的输出端，所述R10和R11的中间端连接所述第一比较器OP1的反相输入端。

电流采样电阻Ris，其串联在所述零线进线端，所述电流采样电阻Ris的第一端通过电阻R1连接一第二比较器OP2的同相输入端，电阻R1第二端与电流采样电阻Ris第一端两端并联一电容C7，所述第二比较器OP2的输出端通过电阻R4连接至电流采集端。

第二分压电路，其包括串联的两个电阻R2和R3，所述R2的第一端连接第一电源端VCC/2，所述R3的第二端连接所述第二比较器OP2的输出端，所述R2和R3的中间端连接所述第二比较器OP2的反相输入端。

其中，所述第一比较器OP1和第二比较器OP2连接至第二电源端VCC，所述第一电源端的电压值为第二电源端电压值的一半。电源电路如图1所示，第一三端稳压模块输出第二电源端VCC，第二三端稳压模块输出第一电源端VCC/2。

如图3所示，根据功率定时的智能配电方法具体包括以下步骤：

步骤一、采集配电箱进线上的实时电流值I，并计算出电流有效值Ia；对实时电流进行A/D采样，所述实时电流值I的计算方法为：

I＝(IAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R3/R2)/Ris；

其中，X为A/D满量程数值，电流的即时A/D数据为IAD，VCC为第二电源端电压值，Ris是电流采样电阻，R3、R2是第二分压电路中的两个电阻。

步骤一中，所述电流有效值Ia的计算方法为：

步骤二、采集配电箱进线上的实时电压值U，并计算出电压有效值Ua；对实时电压进行A/D采样，所述实时电压值U的计算方法为：

U＝(UAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R11/R10)*(R5+R6+R7+R8+R9)/R9；

其中，电压的即时A/D数据为UAD，VCC为第二电源端电压值，R9是电压采样电阻，R11、R10是第一分压电路中的两个电阻，R5、R6、R7、R8是所述分压电阻。

所述电压有效值Ua的计算方法为：

其中，一个周期A/D采集的数据个数为N，n＝1,2,3…N，In为一个周期内采集到的第n个实时电流值，Un为一个周期内采集的第n个实时电压值。

步骤三、根据总线和支路上的电流有效值Ia和电压有效值Ua，计算出总功率S和支路功率W，功率＝Ia*Ua；

步骤四、设定总功率阈值，实时监测总线上的功率值，当检测到的总功率到达所述总功率阈值时，切断总线；

步骤五、设定各条支路的功率阈值，实时监测各条支路上的功率值，当检测各条支路功率到达对应设定的所述支路功率阈值时，切断该支路，而其他支路正常运行；

步骤六、设定重启时间，当总功率或支路功率达到设定阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，恢复该总线或支路运行，并对恢复的线路重新进行功率监测的通断控制。

在上述技术方案的基础上，还包括步骤七、分别设定总线、支路上的设置平均功率和循环周期，所述循环周期为线路断开和导通的周期；设置平均功率为一段时间内线路上的平均功率。实时监测和计算总线或支路上的功率，自动计算开关支路的时间，开关支路时间的计算方法为：设置平均功率为x，循环周期为t，如果监测到线路的功率为y，则开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；根据所述开通时间和关断时间来控制线路的通断。

也就是对各条线路的功率进行分别监测，并根据该线路的功率大小与平均功率进行比较，进而控制该对应线路的通断时间，即有效保护该线路，又能保障该线路的正常运行，因保护而长期断开，影响该线路设备的正常运行。

由上所述，本发明提出了一种基于功率监测和控制的配电方法，同时设置有三种保护模式，模式1、用户可通过APP远程设定某支路一次性功率总额设定，终端不断的监测和累积该支路功率，直到设定的总额时，切断该支路。模式2、功率循环模式，用户可在模式1的基础上，增加重新开通该支路的时间，在功率到达指定时切断开关，后进行计时，计时到设定时间后，恢复上电。此模式可以用来控制该支路的持续功率。模式3、功率平均模式，设定平均功率和循环周期，控制器自动监测功率与时间，自动计算开关支路的时间。

上述三种模式叠加使用，提高对线路功率监测和保护效果，保障线路的稳定运行。具体的，对总线功率和支路功率进行分别监测和控制，当支路超负荷时只对该支路切断，不影响其他支路的运行；通过设置恢复时间，当线路切断后，且计时到达恢复时间时，重新启动该线路，实现切断线路的自恢复运行。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种根据功率定时的智能配电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集配电箱进线上的实时电流值I，并计算出电流有效值Ia；

步骤二、采集配电箱进线上的实时电压值U，并计算出电压有效值Ua；

步骤三、根据电流有效值Ia和电压有效值Ua，计算出总功率S和支路功率W；

步骤四、设定总功率阈值，实时监测总线上的功率值，当检测到的总功率到达所述总功率阈值时，切断总线；

步骤五、设定各条支路的功率阈值，实时监测各条支路上的功率值，当检测各条支路功率到达对应设定的所述支路功率阈值时，切断该支路；

步骤六、设定重启时间，当总功率或支路功率达到设定阈值而切断后，开始计时，当计时到达所述重启时间，恢复上电，恢复该总线或支路运行；

建构一电信号采集电路，该电信号采集电路包括：

若干串联的分压电阻，第一个所述分压电阻连接火线进线端，最后一个所述分压电阻连接一第一比较器的同相输入端，所述第一比较器的输出端连接至电压采集端；

电压采样电阻，其第一端连接所述第一比较器的同相输入端，所述电压采样电阻的第二端连接第一电源端，所述第一电源端连接零线进线端；

第一分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第一分压电路的第一端连接第一电源端，所述第一分压电路的第二端连接所述第一比较器的输出端，所述第一分压电路的中间端连接所述第一比较器的反相输入端；

电流采样电阻，所述电流采样电阻的第一端连接一第二比较器的同相输入端和外部负载的一端，外部负载另一端连接至火线进线端，电流采样电阻的第二端连接所述零线进线端，所述第二比较器的输出端连接至电流采集端；

第二分压电路，其包括串联的两个电阻，所述第二分压电路的第一端连接第一电源端，所述第二分压电路的第二端连接所述第二比较器的输出端，所述第二分压电路的中间端连接所述第二比较器的反相输入端；

所述第一比较器和第二比较器的电源端连接至第二电源端，所述第一电源端的电压值为第二电源端电压值的一半；

对实时电流进行A/D采样，所述实时电流值I的计算方法为：

I＝(IAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R3/R2)/Ris；

其中，X为A/D满量程数值，电流的即时A/D数据为IAD，VCC为第二电源端电压值，Ris是电流采样电阻，R3、R2是第二分压电路中的两个电阻；

对实时电压进行A/D采样，所述实时电压值U的计算方法为：

U＝(UAD/X*VCC-VCC/2)/(1+R11/R10)*(R5+R6+R7+R8+R9)/R9；

其中，电压的即时A/D数据为UAD，VCC为第二电源端电压值，R9是电压采样电阻，R11、R10是第一分压电路中的两个电阻，R5、R6、R7、R8是所述分压电阻；

所述电流有效值Ia的计算方法为：

所述电压有效值Ua的计算方法为：

其中，一个周期A/D采集的数据个数为N，n＝1,2,3…N，In为一个周期内采集到的第n个实时电流值，Un为一个周期内采集的第n个实时电压值。

2.如权利要求1所述的根据功率定时的智能配电方法，其特征在于，还包括：步骤七、分别设定总线、支路上的设置平均功率和循环周期，所述循环周期为线路断开和导通的周期；设置平均功率为一段时间内线路上的平均功率。

3.如权利要求2所述的根据功率定时的智能配电方法，其特征在于，实时监测和计算总线或支路上的功率，自动计算开关支路的时间，开关支路时间的计算方法为：

设置平均功率为x，循环周期为t，如果监测到线路的功率为y，则开通时间Ton＝x*t/y，关断时间Toff＝t-Ton；根据所述开通时间和关断时间来控制线路的通断。

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