课题名称：恶意负载识别控制器设计

文 献 综 述
研究背景：
随着电力行业测量与管理的自动化、智能化和网络化的逐步推进，对精度高且带分析功能的多功能电能计量表的需求日益强烈。这种多功能电表是建立在电力电子技术、现代电路技术、数字信号处理技术等基础上集计量和初步分析功能于一体的仪表，它一方面需要完成各种基本的电参数的实时测量，另一方面在此基础上增加电能状况的初步分析功能，最后通过相应的传输信道与服务器进行数据交换和操作交互。针对宿舍用电管理及用电安全存在的种种问题，设计一个已单片机为核心能自动识别恶意电器并能限制其使用的又具有计量功能的电表，一方面能有效防范学生在宿舍使用禁用电器，减少安全隐患并节约用电，另一方面又具有用电管理计量等功能。
国内现状：
经多方面的调查，在各大院校的学生宿舍以及国有企事业单位的职工集体宿舍中,普遍存在着私拉乱接用电设备、超负荷用电、使用违禁电器的现象。给单位的供电系统带来了很大负担,使用电热棒、电饭煲、热得快、烫发器等带来了许多火灾隐患，给集体宿舍或学生公寓的用电管理带来了诸多不便。相关方面经常要花费很大的人力、物力、精力去检查宿舍是否使用了大功率用电器，但收效甚微。在这方面技术不是很完善的时候，为了解决这些问题，国内采用了限电设备，直接限制功率，用电器总功率达到某一值，瞬间断电，这种限电系统有缺陷，会对超过功率却未使用大功率恶性负载进行误判。后来又出现了通过检测阻性负载，对超过功率并且是阻性负载的线路进行断电。这样可以在一定程度上限制此类事故的发生，但可以用分流装置进行系统分流增容。目前国内研制开发了全自动电能计量系统,实现学生公寓的用电管理智能化 [3]并且开发了很多新的技术，其中小波分析可以实现用电负载类型识别,是负载识别的新技术。小波分析法具有多分辨率分析的特点,在时频两域都具有表征信号局部特征的能力,是一种时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法[2]。即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率。目前有采用电能计量芯片（如ADE7755、ADC CS5460等等）来设计自动限电控制器，通过对异常用电产生的有功功率精确监测，实现了电源头自动识别、宿舍违章恶性负载的使用和实时检测线路漏电的智能控制。而本项研究采用的是ADC CS5460芯片测量电压电流。
CS5460主要特点和优点：
1.符合IEC521/1036、JIS工业标准
2.能够测量瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率、电能、电压有效值和电流有效值；能完成电能/脉冲转换
3.电能测量精度：0.1% 。 4.具有相位补偿和系统校准功能 5.功率消耗lt;12mW。 6.电源配置：VA = 5V,VA-=0V;VD = 3V～ 5V或VA =2.5V,VA-=-2.5V;VD = 3V
研究目的和功能特点：
本方案的设计就是专门为了防止恶性负载的使用，避免宿舍火灾的发生，让宿舍用电更加安全，管理更加方便。减少恶意负载识别控制器的成本，便于推广实施。
负载识别器不是简单的根据功率来识别接入电路中用电器的。它是通过对接入电路中各种用电器的电流波形信号的不同来识别的[4]，智能限电控制器是把用电器分为两类：一类是允许使用的用电器（如日光灯、电脑、电视机、充电器、电风扇等）；二是禁止使用的用电器（如热得快、电炉、电饭锅、电水壶等）。当在电路中接入了禁止使用的用电器后，立即自动停止供电，在撤除禁止使用的用电器后，立即自动恢复供电。
本次设计系统分为两个部分，由总台监控机、各个宿舍识别系统组成。总台监控机（PC机）作为上位主机，用于监控、存储数据等；宿舍识别系统分布在每个学生宿舍，主要由单片机和测量元件CS5460芯片实现；监控机与各个宿舍的识别系统通过MODBUS通信协议连接。其中ADC CS5460[1]芯片采集[5]用电器电流和电压数据波形[10]，再通过单片机程序[2]对电闸和报警设施进行控制。
本设计优点：
1.允许使用的用电器的总功率在一定范围内是不受限制的，禁止使用的用电器限制。不是根据功率来识别限制的，是真正的”智能自动识别”。2.CS5460芯片体积小，方便安装。3.CS5460功率消耗小。4.CS5460测量精确度较高。5.通过MODBUS能够实现统一监控。
系统结构图：

参考文献
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