1、 负载识别器的设计 The Design of Load Identifier 2011 届 电气工程 系 专 业 电气工程及其自动化 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2011 年 5 月 25 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 题 目 负载识别器设计 学生姓名 学号 班级 专业 电气工程及其自动化 承担指导任务单位 电气工程系 导师 姓名 导师 职称 讲师 一、主要内容 分析电力负荷中，负载的种类；通过采集来的数据，进行分析。能识别出功率较大的纯电阻 性负载，并自动断电。 二、基本要求 负载识别的算法，并根据要求，完成软硬件电路。 三、主要技术指标（或研究方法） 电网电压：180220
2、V，瞬时功率：300W； 查阅相关资料，进行理论研究 四、应收集的资料及参考文献 高锋单片微型计算机与接口技术北京：科学出版社，2007 刘卫国C 语言程序设计北京：中国铁道出版社，2008 阳宪慧现场总线技术及其应用北京：清华大学出版社，1999 五、进度计划 1-2 周 课题调研、收集、学习参考资料，查阅外文资料，做开题报告 3-5 周 制定毕业设计方案 6-9 周 设计硬件电路，确定各元件参数 10-11 周 设计软件部分 12-13 周 设计整体系统 14-15 周 整理并撰写毕业设计论文，提交论文给指导老师 16 周 答辩 教研室主任签字 时 间 2010 年 12 月 16 日 毕
3、业设计开题报告毕业设计开题报告 题 目 负载识别器的设计 学生姓名 学号 班级 专业 电气工程及其自动化 一、本课题的研究背景及意义 近年来，随着高校规模的不断扩大，学生人数急剧上升，许多高校都实行后勤管理社会 化。与此同时，关于高校学生公寓火灾事故的报道也日益增多。据相关数据表明，这类火灾 大部分是由于学生违章使用热得快、 电炉子等大功率阻性负载造成的。 为杜绝此类事故的发 生,在确保学生正常用电的前提下，限制大功率阻性负载的使用，保障学生用电的安全性是 亟待解决的问题。针对这种情况而研制开发的智能负载识别器，可自动识别宿舍用电电器。 计算机、电视机等电器可不加限制地正常使用，而电炉子、热得
4、快等违章电器则无法使用， 从而消除了因使用违章电器带来的安全隐患。 二、国内外发展状况 目前市场上的负载识别器有 3 种： (1)功率识别控制器: 此类识别器以功率为识别参数，超过系统设定的功率阈值时，系 统自动跳闸。随着电器类型的增多，大功率安全负载的产生，这种产品因无法满足现代需求 而被市场淘汰。 (2)模拟技术的恶性负载识别器：该产品的优点是成本较低，效果明显，对一般的大功 率阻性电热负载基本都能识别， 基本解决了学生宿舍的安全用电问题； 缺点是只能识别大功 率的阻性电热负载(一般产品只能识别 300W 以上的阻性负载)，而且随着用电系统中改变相 位设备(如计算机，日光灯)的增多，产品动
5、作值的偏差就会变大。 (3)数字技术的恶意负载识别器：采用单片机技术，通过判断负载的变化，负载的特性 对恶性负载进行控制， 不仅可以有效的控制恶性负载的使用， 而且成功解决了模拟产品因用 电系统中感性设备的增多导致相位偏移的问题。 三、本课题的研究方案 (1)负载的种类及特性 非线性整流性负载： 这类负载在供电电压为标准正弦波的情况下， 电流畸变成非正弦波 呈脉冲状，包含了大量的谐波分量，如计算机、电视机、充电器、采用电子整流器的荧光灯 等。 感性负载：电流和电压波形相同相位不同，电流滞后电压一定角度，cos 小于零而大 于-1，如日光灯。 纯电阻性负载：电流和电压同相位，即 cos=1，如热
6、得快、电热杯、电饭煲、吹风机 等。 (2)识别的原理 阻性负载尤其是恶性负载接入电路时， 电路中的功率值发生台阶性变化， 电路中的谐波 值变化很小，功率因数接近于 1。计算机类负载接入时，电路中的 3 次谐波值变化很大。 (3)研究方法 电路的稳态发生变化时， 首先判断电路的功率和电流值是否超过设定的阈值， 超过的话 系统跳闸，没有超过，系统继续进行判断。如果电路中的 3 次谐波电流增加，证明有计算机 类负载接入，系统不做任何动作；如果电路中的功率发生台阶性变化，功率因数增加，数值 接近于 1，并且谐波分量变化很小，证明有阻性负载接入，系统做进一步判断，如果功率值 在瞬间达到平稳值，证明是电磁类加热负载接入，系统不做任何判断，如果功率以及电流经 过若干周期后达到平稳值，证明有电阻丝加热类负载接入，系统跳闸；几秒后，没有恶性负 载的前提下，系统重新供电。 四、预期效果 能自动识别房间内的用电情况， 控制热得快、 电炉子、 电暖器等大功率恶性负载的使用， 在插上恶性
