CN212256045U - 一种公寓住宅供配电智能分配管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种公寓住宅供配电智能分配管理系统，所述的供配电智能分配管理系统采用电流互感器对电源线中的电流进行监测，转换为基准信号后输入CPU处理器，CPU处理器通过光耦驱动单元控制用电单元的供电，在CPU处理器中可设置用电单元的优先级，或根据用户习惯或时间分割制或采集的电流、温度信息来控制用电单元的供电；该系统也可以采用主机‑分机分布式控制；在此基础上，本实用新型提出一种分布式智能供水系统，该供水系统可以有效的将主热源和缓冲储热水箱分隔，使得缓冲储热水箱内无需设置发热电管，即无强电，既满足使用需求又可做到安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型属于自动控制技术领域，涉及一种公寓住宅供配电智能分配管理系统，尤其适用于在已建成的公寓、住宅中使用。
背景技术
国家标准GBT36040-2018《居民住宅小区电力配置规范》中对居民住宅建筑的电力配置进行了规范，如：建筑面积在60m2以下，用电负荷按照6kW配置，建筑面积在60m2到90m2，则按8kW配置。JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》也对导线的截面积作了明确的规定：建筑面积小于等于60m2的住宅电源进线截面积要不应小于6mm2；建筑面积大于60m2的住宅电源进线截面积要不应小于10mm2。同时，住宅电气线路应采用符合安全和防火要求的敷设方式配线；套内的电气线应采用穿管、暗敷方式配线。
按照上述规定，60m2以下的住宅，配6kw供电功率容量，其电流最大为27A；90m2内的住宅，配8kw供电功率容量，其电流最大为36A，可以保证供电线路的安全；对尚未建成的住宅建筑，如果按规范建筑、设计、装配家电、地暖等等进行设计，明显与现实实际用电负荷相差太大；对于已经建成的住宅、居民小区在已拥有了很多电器(经估算目前现实家用电器用电功率总和往往容易超出上述规范，如：60m2以下的住宅用电功率总和约为10kW，60m2到90m2的住宅用电功率总和约为18kW)的基础上，再想添置地暖等电器将成为不可能或者将严重影响到供电安全。
本实用新型针对这一当前突出的问题，提供一种一揽子的系统解决方案。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种公寓住宅供配电智能分配管理系统，该系统可有利于保证系统用户所有电器使用功率符合国家标准，又可以强电和弱电隔离保证用电安全。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种公寓住宅供配电智能分配管理系统，该系统包括电流互感器、电流变换器、A/D转换器、CPU处理器、若干光耦驱动单元、若干用电单元；采用电流互感器对电源线中的电流进行监测，电流互感器的输出信号经电流变换器转换为基准信号，再经A/D转换后由一组I/O接口输入CPU处理器，CPU处理器的若干输出引脚各通过一光耦驱动单元控制一用电单元的供电，所述的光耦驱动单元为光耦-继电器或光耦-可控硅，继电器或可控硅设置在用电单元与电源之间。
此外，还可以将需监控温度的用电单元的温度传感器输出信号也接入CPU处理器以监测其温度，CPU处理器中可设置用电单元的优先级，或根据用户习惯或时间分割制或采集的电流、温度信息来控制用电单元的供电。
进一步的，所述的系统可采用主机-分机分布式控制，除上述的CPU处理器外，还设置有若干的子处理器，子处理器与上述CPU处理器之间通过wifi通信，同样的，各子处理器的若干输出引脚各通过一光耦驱动单元控制一用电单元的供电。因此，可实现在一套住宅/建筑内对各子空间的电器进行分布式供电控制。
进一步的，所述的系统设置有手动控制功能，以便出现临时用电需求时可停机改用手动控制。
基于此，本实用新型还提供一种分布式智能储能供热供水系统，该系统包括上述采用主机-分机分布式控制的公寓住宅供配电智能分配管理系统，还包括主热源电热锅炉及若干缓冲储热水箱，电热锅炉由CPU处理器经一光耦驱动单元控制，各缓冲储热水箱的热水进水端分别由一电磁阀控制经分水器连接至电热锅炉，冷水进水端连接至常温水源，各缓冲储热水箱内均设有温度传感器，出水口均设置有流量计，且各缓冲储热水箱均接入集水器经水泵接回电热锅炉，各温度传感器可直接与处理器(CPU处理器或子处理器)连接以监控温度，各流量计与处理器(CPU处理器或子处理器)连接，各电磁阀及水泵均与处理器(CPU处理器或子处理器)通过光耦驱动单元连接；当使用其中一个缓冲储热水箱出水，则其出水口流量计给处理器信号，处理器监测其温度传感器信号，当检测温度低于该缓冲储热水箱的设定温度，则处理器控制其对应电磁阀打开，从电热锅炉中进入高温水，直到设定温度；当集水器中水位到一定高度则给处理器信号，处理器给水泵供电将水送回至电热锅炉。采用这种分布式智能控制的优势在于可以有效的将主热源和缓冲储热水箱分隔，使得缓冲储热水箱内无需设置发热电管，即无强电，既满足使用需求又可做到安全可靠。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型的系统采用电流互感器和光耦实现强电和弱电的隔离，既保证了系统的稳定运行又不会对任何家用电器产生干扰；
2)采用本实用新型的系统，可以根据不同时间段、不同的季节、各个不同用户的不同需求，对CPU处理器进行程序设置，从而对全部家用电器的利用时间进行控制，不仅可满足人们需求，而且有利于保证系统用户所有电器使用功率符合国家标准，保证用电安全；
3)采用本实用新型的主-分机分布式智能控制可以使得整个系统更为完善和实用；尤其是本实用新型的分布式智能储能供热供水系统，非常值得推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的公寓住宅供电智能分配器的框架图；
图2为本实用新型的CPU处理器的连接示意图；
图3为本实用新型中A/D转换连接示意图；
图4为本实用新型中电流变换器的连接示意图；
图5为本实用新型中一种光耦驱动单元的结构示意图；
图6为本实用新型中主-分机分布式控制的系统示意图；
图7为本实用新型中分布式智能储能供热供水系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解发明，但不以任何形式限制本实用新型。应当说明的是，在不脱离本实用新型构思的前提下，所做出的变形或改进均在本实用新型保护范围内。
参照图1，本实用新型的一种公寓住宅供配电智能分配管理系统，该系统中采用电流互感器对电源线中的电流进行监测，电流互感器的输出信号经电流变换器转换为基准信号，再经A/D转换后由一组I/O接口输入CPU处理器，电流互感器可以采用100/5的电流互感器(型号不限，均可购买获得)采集电源线中的电流，用交流电流基准变换电路转换成4-20mA或0-5V的基准信号供系统智能处理(电流变换器型号不限，均可购买获得)；A/D转换器可以采用芯片ADC0804实现(如图3)；CPU处理器(可以采用80C51单片机、FPGA、PLC等等都可以)的若干输出引脚各通过一光耦驱动单元控制一用电单元的供电，所述的光耦驱动单元为光耦-继电器或光耦-可控硅(型号不限，均可购买获得)，继电器或可控硅设置在用电单元与电源之间，此外，将需监控温度的用电单元的温度传感器输出信号也接入CPU处理器以监测其温度，CPU处理器中可设置用电单元的优先级，或根据用户习惯或时间分割制或对采集的电流、温度等数据进行分析处理来控制用电单元的供电。这样既满足人们需要，又使所有电器设备的使用符合国家标准的有关规定，用智能化实现和保证住宅供电和家用电器的安全，进一步实现宏观调控和微观节电的目的。
下面以一100m2的住宅实例进行详细说明，该住宅3室2厅2卫1厨的户型，我们分配实际用电为：
A，厨房电器，电功率5kw，电流22.7安；
B，照明影视等，电功率1kw，电流4.54安；
C，其他用电功率1kw，电流4.54安；
D，空调用电功率5kw，电流22.7安；
E，电热水器(锅炉)用电8kw，电流36.36安。
如果所有电器全部同时使用；经计算，实际用电功率峰值达到20kw，电流达到91安培。查国标GB/T36040中的附录规定：90m2面积住宅配置8kw用电量，最大电流为36.36安培。
为了保证供电线路的安全(不发热)，防止供电设备崩溃(跳闸等)，采用本实用新型的系统对A、B、C、D、E五个用电单元进行智能或时分制控制，具体可结合设计的程序实现在设定的任何时间段内控制总电流在一个合理的电流值，本实用新型为该目的的实现提供了可靠的硬件平台，至于软件程序部分可以根据具体情境和需要自行设定，不在本实用新型考虑范围内。
CPU处理器的具体连接见图2，其中A/D转换器采用图3(数-模，模-数转换电路ADC0804芯片部分)实现，4～20mA的电流基准来自I/I，V/I或I/V转换器，见图4(交流电流基准变换电路)。在图3中，由交流电流变换器送来的4～20mA基准电流在ADC0804中转换成数字信号(二进制)送到CPU的P0.0～P0.7端，与其它输入信号在CPU中进行运算、分析，从而来精确控制A、B、C、D、E端电器的运行。
下面分析图2的电气自动控制过程：A、B、C、D、E点的电源，都是由CPU处理器通过图5的光电耦合驱动高可靠继电器来受控得到(当然，也可以触发可控硅,採用无触点驱动)。为了提高可靠性和使用方便，可以设置CPU处理器程序对D空调、E电热水器(电锅炉)进行优先状态设定；本实用新型装置还可设计有人工控制输入部分，如：CPU处理器的P3.0端接入电热水器(电热锅炉)的温度传感器，监视水温；P3.1～P3.3端，在这三个控制端：电热水器(电热锅炉)、空调、充电桩均可以设有优先权，以解急用，P3.5端为控制系统出现临时突变需要，要求紧急停机时，改用手工控制。不影响即时的应急需求。
此外，所述的系统还可采用如图6所示的主机-分机分布式控制，除上述的CPU处理器外，还可设置有若干的子处理器，子处理器与上述CPU处理器之间通过wifi通信，同样的，各子处理器的若干输出引脚各通过一光耦驱动单元控制一用电单元的供电。可实现在一套住宅/建筑内对各子空间的电器进行分布式供电控制。同理，也可以在一套住宅或建筑内使用一个主热源，分别控制多个热水箱，即如图7所示的一种分布式智能储能供热供水系统，其原理如下：三个缓冲储热水箱各带有数字式水温设定装置，还相应的带有三个数字式温度传感器，可直接与CPU处理器/子处理器相连；分水器上的三个电磁阀，水泵均采用与CPU光耦-继电器或光耦-可控硅驱动方式连接。三个出水口上分别装有一只专用的水流量计和常用的冷热水调节水龙头(在图7上未画出)，现在假如使用1号缓冲水箱出水，即1号缓冲水箱水量在减少，温度在降低，1号水流量计即可告知所连接的处理器，当检测的温度低于设定温度，处理器就控制打开分水器上1号电磁阀给1号缓冲水箱进高温水，直到合适的温度，即：满足使用者冷热水龙头的调节范围，直到使用结束，系统会自动复位到原设定状态。当集水器水位到一定高度时，水泵会开启把水回送到主热源；
采用这种智能分布式控制的优点在于电锅炉(如主热源可控制在70度以上)、三个缓冲储热水箱(如设置为40-50度即可满足日常使用)温度差别大，且三个缓冲储热水箱内无发热电管，即三个缓冲储热水箱内无强电，这样就非常安全。
Claims (3)
1.一种公寓住宅供配电智能分配管理系统，其特征在于，该系统包括电流互感器、电流变换器、A/D转换器、CPU处理器、若干光耦驱动单元、若干用电单元；电流互感器用于对供电电源线中的电流进行监测，电流互感器的输出信号经电流变换器转换为基准信号，再经A/D转换后输入CPU处理器，CPU处理器的若干输出引脚各通过一光耦驱动单元连接一用电单元，用于控制所述用电单元的供电通断。
2.根据权利要求1所述的公寓住宅供配电智能分配管理系统，其特征在于，所述的光耦驱动单元为光耦-继电器或光耦-可控硅，继电器或可控硅设置在用电单元与电源之间。
3.根据权利要求1所述的公寓住宅供配电智能分配管理系统，其特征在于，所述的系统还包括若干子处理器，各子处理器与上述CPU处理器之间通过wifi通信，同样的，各子处理器的若干输出引脚各通过一光耦驱动单元连接一用电单元，用于控制所述用电单元的供电。
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| CN111580407A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-08-25 | 刘恩怀 | 公寓住宅供配电智能分配管理系统及分布式智能供水系统 |
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