霍爾檢測(cè)型智能節(jié)能插座設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2025-05-29 03:27本頁(yè)面
【正文】 功率單元受數(shù)字單元控制。終端功率分配器接收功率請(qǐng)求后，進(jìn)行功率余額核算，并據(jù)需要向上級(jí)功率分配器發(fā)送申請(qǐng)。數(shù)字化負(fù)載工作時(shí)，數(shù)字單元不斷獲得功率負(fù)載當(dāng)前功率值，并定時(shí)向終端功率分配器發(fā)送報(bào)文；如功率單元功率需求增大，則數(shù)字單元同樣需要發(fā)送申請(qǐng)。 智能插座作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入到供電電網(wǎng)中，由于其與所屬電器的緊密聯(lián)系以及不易受干擾，所以可利用其可控以及數(shù)字化通信的特性?xún)?yōu)化上述的功率傳遞系統(tǒng)模型，具體為不對(duì)數(shù)字負(fù)載作任何改動(dòng)，直接利用插座對(duì)電器功率狀況檢測(cè)，同時(shí)一個(gè)插座可控制多個(gè)子屬電器，所以又起到了底層功率分配器的功能。3理論計(jì)算和經(jīng)濟(jì)效能分析 節(jié)電效能傳統(tǒng)的插座僅具有開(kāi)關(guān)電源的功能，用戶(hù)不注意拔掉電源插頭的情況下。1000（每天按8小時(shí)計(jì)算） 家庭年待機(jī)耗電量：家庭年耗電量=電器1年耗電+電器2年耗電+……+電器n年耗電相比較之下節(jié)能插座的功耗=，如果每個(gè)家庭里有五個(gè)節(jié)能插座。而以我們南航校園為例，教室從每天早上6:00到晚上10:00，由于多媒體系統(tǒng)和擴(kuò)音系統(tǒng)與照明設(shè)備連為一體，供電系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別教室處于自習(xí)狀態(tài)還是上課狀態(tài)，當(dāng)教室處于自習(xí)狀態(tài)時(shí)，多媒體系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，而擴(kuò)音系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。多媒體系統(tǒng)和擴(kuò)音系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每個(gè)教室的多媒體設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下平均耗電量如下表：表2 教室多媒體能耗 電器總計(jì)音響功放其他設(shè)備電腦待機(jī)功耗耗電量/天耗電量/年 注：一年待機(jī)耗電量=總待機(jī)功率*8小時(shí)*365天（每天按16小時(shí)計(jì)算）以每個(gè)學(xué)校150個(gè)教室估計(jì)，每年教室多媒體設(shè)備的待機(jī)能耗為80070kwh，電能浪費(fèi)十分巨大。由此很容易計(jì)算出使用節(jié)能插座后，此規(guī)模學(xué)校每年可節(jié)電近80000kwh，規(guī)模效應(yīng)下的節(jié)電效果可見(jiàn)一斑。下表為智能插座與普通插座相比增加的成本（以批發(fā)價(jià)格計(jì)算）：表3 智能插座增加成本器件單片機(jī)ACS72繼電器LM311LM324雜項(xiàng)器件PCB板數(shù)目/個(gè)111111價(jià)格/元121總計(jì)/元 (元)，實(shí)際生產(chǎn)中還會(huì)進(jìn)一步降低。 另外，本設(shè)計(jì)所提供多種接法滿(mǎn)足了不同負(fù)載的需求，而市場(chǎng)上的節(jié)能插座僅能控制單負(fù)載的電源，節(jié)電效果有時(shí)因此不受重視，本文中給出的主控型多負(fù)載接法適用于工廠，學(xué)校，辦公場(chǎng)所等用電比較集中的場(chǎng)合，規(guī)模效應(yīng)下的節(jié)電效果得到顯著提升，有利于節(jié)能插座的推廣使用。而小區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率分配協(xié)調(diào)，使得其對(duì)外電網(wǎng)的功率輸入更加穩(wěn)定可靠，從而促進(jìn)外電網(wǎng)功率的穩(wěn)定輸入，這不僅減少了整個(gè)電力系統(tǒng)輸電損耗，對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有更加重要的作用，子網(wǎng)功率輸入優(yōu)化配置可減小電網(wǎng)功率輸出壓力，從而提高其負(fù)載承受能力，有助于減少電力系統(tǒng)故障，并提高其承受自然災(zāi)害的能力，像08年雨雪冰凍災(zāi)害所造成的大規(guī)模停電以及美國(guó)紐約的城市電力系統(tǒng)癱瘓之類(lèi)的事故可減少。借助智能節(jié)能插座可在對(duì)原有電器結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)情況下使其聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)信息共享，改善用電環(huán)境，進(jìn)而改變?nèi)祟?lèi)生活。數(shù)字化功率傳遞體系除促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)升級(jí)外，還將帶動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)上下游產(chǎn)業(yè)，對(duì)于未來(lái)構(gòu)建節(jié)能社會(huì)具有深遠(yuǎn)意義。目前市場(chǎng)上的節(jié)能插座都是采用電流互感器檢測(cè)電流，檢測(cè)電路與市電線(xiàn)路為原邊和副邊的關(guān)系，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效的隔離，這種設(shè)計(jì)的缺陷在于當(dāng)互感器工作出現(xiàn)故障時(shí)，由于副邊為弱點(diǎn)電路，無(wú)法承受原邊的強(qiáng)電電流，電路可能會(huì)燒毀引發(fā)安全事故。2. 紅外遙控實(shí)現(xiàn)了人工開(kāi)關(guān)電源的方便操作，關(guān)鍵技術(shù)為單片機(jī)的紅外遙控通信采用了與電視遙控通信相同的通信協(xié)議，這樣僅用電視遙控器就能同時(shí)控制插座電路開(kāi)關(guān)和電視開(kāi)關(guān)。外線(xiàn)使開(kāi)關(guān)插座開(kāi)啟或關(guān)閉，延時(shí)一定時(shí)間后自動(dòng)斷開(kāi)電源。3. 當(dāng)負(fù)載為除電視、空調(diào)等之外的沒(méi)有配套遙控器的電器時(shí)，繼電器無(wú)法依賴(lài)紅外信號(hào)吸合，所以為了提高系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，增設(shè)了一個(gè)按鍵開(kāi)通電路。從操作角度來(lái)看，此按鍵取代電器機(jī)身上的電源開(kāi)關(guān)的功能（即保證電器機(jī)身上的開(kāi)關(guān)常開(kāi)后不需再對(duì)其進(jìn)行任何操作），開(kāi)機(jī)時(shí)首先按下按鍵，即接通電源。5推廣應(yīng)用1. 基本應(yīng)用：該節(jié)能插座可用直接于替換數(shù)字化電器的電源插座，可有效減少其99%以上的待機(jī)功耗。需要在插座的基礎(chǔ)上建立數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，由于規(guī)模小可不改變現(xiàn)有輸電線(xiàn)結(jié)構(gòu)，另外設(shè)計(jì)數(shù)字通信線(xiàn)路或采用無(wú)線(xiàn)通信。3. 擴(kuò)展應(yīng)用2：針對(duì)在學(xué)校的教學(xué)樓等建筑內(nèi)個(gè)供電房間具有很強(qiáng)同構(gòu)性的供電小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，可采用子節(jié)點(diǎn)量大而整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的功率傳輸分配網(wǎng)絡(luò)，采用集中控制，可有效減小教室內(nèi)電器的待機(jī)損耗，如檢測(cè)教室處于自習(xí)狀態(tài)而切斷多媒體系統(tǒng)和擴(kuò)音系統(tǒng)的待機(jī)損耗。4. 擴(kuò)展應(yīng)用3：現(xiàn)在對(duì)微電網(wǎng)的研究成為熱點(diǎn)，該節(jié)能插座在微電網(wǎng)的multiagent分布式協(xié)調(diào)系統(tǒng)中，可在不對(duì)負(fù)載作任何改動(dòng)的情況下，一站式實(shí)現(xiàn)負(fù)載agent的控制中心的物理結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn)[1]郭天祥 《新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門(mén)提高開(kāi)發(fā)拓展全攻略》 電子工業(yè)出版社[2]王友仁 《數(shù)字電路基礎(chǔ)》 科學(xué)出版社[3]張曉杰，姜同敏，王 棟 《紅外遙控節(jié)能開(kāi)關(guān)插座的設(shè)計(jì)定型》 現(xiàn)代電子技術(shù)[4]陳復(fù)楊 《自動(dòng)控制原理》 國(guó)防工業(yè)出版社[5]單慶曉 《功率傳遞的數(shù)字化預(yù)分配技術(shù)研究》 中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì) 第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)15
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