一种用电负荷识别系统、方法及宿舍用电管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用电负荷识别系统及方法，该识别系统通过大功率负载识别装置，将宿舍中的特定大功率电器分离开来进行单独的监测，减少监测系统对于负荷监测的压力。识别方法通过对电流功率、波形、上升/下降时间等因素的多重比较，有效防止误判，显著提高负荷识别的准确度。本发明专利技术还提出一种宿舍用电管理系统，其通过用电负荷识别系统对宿舍恶意负载进行识别并采取限电策略，防止宿舍内因电路绝缘、过载而引起的电气事故。通过视屏采集处理，监控火焰和烟雾等情况。通过人脸识别闸机对各宿舍人员的进出情况进行识别，若同一宿舍的所有人员均离开宿舍，则断开该宿舍供电。从而能够实现宿舍用电综合管控，省电节能。

【技术实现步骤摘要】
一种用电负荷识别系统、方法及宿舍用电管理系统
本专利技术属于用电管理领域，涉及一种用电负荷识别系统、方法及宿舍用电管理系统。
技术介绍
集体宿舍普遍存在环境复杂，用电管理难度大的问题。尤其是一些宿舍违规使用电热棒、热得快、电饭煲、电水壶等大功率危险用电设备，经常致使线路过载过热，引发火灾、触电等严重后果。现有技术中，中国专利CN109143949A公开了一种基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统，其通过电力检测模块对用电负荷、有无漏电、电缆温度进行监控，及时发现用电超载、漏电保护、电缆高温并远程控制。但对于许多设有热水器、空调、吹风机的宿舍，所有设备同时运行时用电功率较大，监测系统识别负荷压力大。且当只使用电热水壶，电热毯等违禁电器时，电力检测模块难以识别，容易出现误判。因而，校园用电管理中，对恶意负载的准确识别上有着迫切的需求。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提及的恶意负载问题，本专利技术提出一种可对恶意负载进行准确识别，并予以限电的用电负荷识别系统及方法。本专利技术还提出一种将视屏处理、人脸识别和该电负荷识别系统进行结合的可对宿舍用电安全进行综合管控的宿舍用电管理系统。本专利技术采用的技术方案为：一种用电负荷识别系统，包括能源路由箱和若干大功率负载识别装置，所述能源路由箱包括中央控制器和若干与各宿舍空开一一对应连接的分支电路，每一分支电路中均接有高精度电流互感器和继电器；所述中央控制器包括采样模块、供电模块、调度模块、模数转换模块、保护模块和通信模块；多个分支电路分别与所述采样模块相连，各宿舍的电表分别与所述采样模块相连；所述供电模块与所述采样模块相连，将220V电压转换为所述中央控制器匹配的电压并为所述中央控制器供电；所述模数转换模块、所述保护模块和所述通信模块分别与所述调度模块相连；各继电器分别与所述调度模块相连，各高精度电流互感器分别与所述模数转换模块相连；所述若干大功率负载识别装置与各宿舍的插接特定设备的大功率插座一一对应连接，多个大功率负载识别装置分别与所述通信模块通过电力载波通信。进一步地，所述中央控制器还包括显示模块，所述显示模块与所述调度模块相连。进一步地，所述中央控制器还包括语音报警模块，所述语音报警模块与所述调度模块相连。一种用电负荷识别方法，该方法通过上述的用电负荷识别系统实现，包括如下步骤：步骤一、瞬时功率比较，所述调度模块每隔设定的时间段通过所述模数转换模块和多个高精度电流互感器检测一次各宿舍的用电总功率，并将各宿舍的总功率与上次测得的总功率对应进行比较，若差值大于预设值，则瞬时功率超标，进入步骤二；若差值不大于预设值，则正常供电；步骤二、电流波形比较，所述调度模块调取瞬时功率超标时间段内的电流波形数据，并进行比较，若激增后的电流减去激增前的电流得到的差值电流的波形与供电电压的频率和相位不一致，则断定有纯阻性违规负载投入使用，并采取限电策略；若差值电流的波形与供电电压的频率和相位一致，则进入步骤三；步骤三、上升/下降时间判别，所述调度模块调取瞬时功率超标时间段内的电流上升时间数据，并与设定的阈值进行比较，若在瞬时功率超标时间段内电流上升时间不大于设定的阈值，则采取限电策略；反之，进入步骤四；步骤四、谐波分析识别，步骤二中的电流波形为一个含多个谐波分量的复杂波形，若瞬时功率超标时间段内，谐波分量改变，则正常供电；若谐波分量不变，则采取限电措施。进一步地，所述限电策略为：所述调度模块切断使用恶意负载的宿舍对应的继电器实现断电，并通过手动恢复供电或按照设定时间自动恢复供电。一种宿舍用电管理系统，包括视频采集模块、视频分析模块、数据服务器、人脸识别闸机、通讯管理机、云平台和上述的用电负荷识别系统；所述通讯管理机、所述视频分析模块、所述人脸识别闸机、所述云平台分别与所述数据服务器相连，所述视频采集模块与所述视频分析模块相连，所述通信模块与所述通讯管理机进行通讯。相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的用电负荷识别系统及方法通过大功率负载识别装置，将宿舍中的特定大功率电器例如空调，热水器等，分离开来进行单独的监测，减少监测系统对于负荷监测的压力。通过对电流功率、波形、上升/下降时间等因素的多重比较，可有效防止误判，并显著提高负荷识别的准确度，防止过载事故的发生。同时，本专利技术提出的宿舍用电管理系统将该用电负荷识别系统与视屏处理以及人脸识别有机结合，可实现宿舍用电安全的综合管控，省电节能。附图说明图1为本专利技术的用电负荷识别系统的示意图；图2为能源路由箱的结构示意图；图3为本专利技术的用电负荷识别方法的流程图；图4为本专利技术的宿舍用电管理系统的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步详细说明。一种用电负荷识别系统，参见图1和图2，包括能源路由箱和若干大功率负载识别装置。能源路由箱包括中央控制器(MCU)和若干与各宿舍空开一一对应连接的分支电路，每一分支电路中均接有高精度电流互感器和继电器。中央控制器包括采样模块、供电模块、调度模块、模数转换模块、保护模块、通信模块、显示模块和语音报警模块，多个分支电路分别与采样模块相连，各宿舍的电表分别与采样模块相连。供电模块与采样模块相连，采样模块用于检测宿舍220V侧电压是否出现大的波动，并与供电模块联动供电(即采集各个宿舍整体的用电稳定状态并引入220V电压给供电模块)。供电模块主要由依次相连的变压电路、整流电路、稳压电路和滤波电路构成，将引入的220V电压转换为5V电压并为整个中央控制器供电。需要指出，给通信模块进行供电时，5V电压输出端后还接有一个稳压变换电路将5V电压转换为3.3V，从而给通信模块提供所需的3.3V电压。模数转换模块、保护模块、通信模块、显示模块和语音报警模块分别与调度模块相连。调度模块接收采样模块传输过来的220V侧电压数据，当220V侧电压发生波动(电压骤升或骤降)，调度模块控制保护模块工作，以保证整个中央控制器的正常工作。各继电器分别与调度模块相连，模数转换模块上有多个外部测量通道，各高精度电流互感器分别与模数转换模块上的外部测量通道一一对应相连，从而模数转换模块可获取每一个高精度电流互感器上的电流波形，其与之对应的就是各个宿舍的用电波形。这样模数转换模块就可以分别采集到各宿舍的用电功率、电流波形及电流上升时间数据，并反馈至调度模块。显示模块采用液晶显示屏，主要用于显示采集到的各个宿舍的用电功率等数据，并在调度模块判断出有宿舍使用违禁电器的时候，将对应宿舍号显示出来，语音报警模块负责用电异常情况下的语音报警。若干大功率负载识别装置分别与各宿舍的大功率插座一一对应连接，大功率插座上插接特定设备，如热水器、空调、冰箱等。若干大功率负载识别装置分别将对应的大功率用电设备的用电参数实时地通过电力载波传输至通信模块。具体地，大功率负载识别装置为安装在大功率用电设备侧的电能检测装置，主要由电流互感器和采集模块组成，采集大功率用电设备的用电参数。大功率负载识别装置主要是判断匹配的大功率用电设备是否启用，一旦设备启用则反馈至中央控制器MCU，中央控制器MCU再进一步判断是否为违禁的设备。如图3所示的用电负荷识别方法，该方法通过上述的用电负荷识别系统实现，包括如下步骤：步骤一、瞬时功率比较，调度模块每隔设定的时间段通过模数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用电负荷识别系统，其特征在于，包括能源路由箱和若干大功率负载识别装置，所述能源路由箱包括中央控制器和若干与各宿舍空开一一对应连接的分支电路，每一分支电路中均接有高精度电流互感器和继电器；所述中央控制器包括采样模块、供电模块、调度模块、模数转换模块、保护模块和通信模块；多个分支电路分别与所述采样模块相连，各宿舍的电表分别与所述采样模块相连；所述供电模块与所述采样模块相连，将220V电压转换为所述中央控制器匹配的电压并为所述中央控制器供电；所述模数转换模块、所述保护模块和所述通信模块分别与所述调度模块相连；各继电器分别与所述调度模块相连，各高精度电流互感器分别与所述模数转换模块相连；所述若干大功率负载识别装置与各宿舍的插接特定设备的大功率插座一一对应连接，多个大功率负载识别装置分别与所述通信模块通过电力载波通信。

【技术特征摘要】
1.一种用电负荷识别系统，其特征在于，包括能源路由箱和若干大功率负载识别装置，所述能源路由箱包括中央控制器和若干与各宿舍空开一一对应连接的分支电路，每一分支电路中均接有高精度电流互感器和继电器；所述中央控制器包括采样模块、供电模块、调度模块、模数转换模块、保护模块和通信模块；多个分支电路分别与所述采样模块相连，各宿舍的电表分别与所述采样模块相连；所述供电模块与所述采样模块相连，将220V电压转换为所述中央控制器匹配的电压并为所述中央控制器供电；所述模数转换模块、所述保护模块和所述通信模块分别与所述调度模块相连；各继电器分别与所述调度模块相连，各高精度电流互感器分别与所述模数转换模块相连；所述若干大功率负载识别装置与各宿舍的插接特定设备的大功率插座一一对应连接，多个大功率负载识别装置分别与所述通信模块通过电力载波通信。2.根据权利要求1所述的用电负荷识别系统，其特征在于，所述中央控制器还包括显示模块，所述显示模块与所述调度模块相连。3.根据权利要求1或2所述的用电负荷识别系统，其特征在于，所述中央控制器还包括语音报警模块，所述语音报警模块与所述调度模块相连。4.一种用电负荷识别方法，其特征在于，该方法通过权利要求1至3中任一项所述的用电负荷识别系统实现，包括如下步骤：步骤一、瞬时功率比较，所述调度模块每隔设定的时间段通过所述模数转换模块和多个高精度电流互感器检测一次各宿舍的用电总功率，并将各宿舍的总功率与...

【专利技术属性】
技术研发人员：左进，王中月，赵墨渲，张自然，
申请(专利权)人：南京智睿能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32