家庭电能分配控制系统及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104216307 A (43)申请公布日 2014.12.17 CN 104216307 A (21)申请号 201310215542.6 (22)申请日 2013.05.31 G05B 19/042(2006.01) (71)申请人 沁园集团股份有限公司 地址 315336 浙江省宁波市杭州湾新区滨海 大道兴慈四路 (72)发明人 马德军 叶建荣 鲍俊 王连君 潘振豪 (74)专利代理机构 北京中誉威圣知识产权代理 有限公司 11279 代理人 王正茂 丛芳 (54) 发明名称 家庭电能分配控制系统及方法 (57) 摘要 本发明公开了一种家庭电能分配控制方法， 包。

2、括 ： 1） 将总电源电压、 各电器的空载电压和开 启电流、 工作状态、 工作和非工作时间传输给单片 机控制单元的记忆装置和计算装置 ； 2） 计算装置 计算各电器的电压降和电功率， 以及系统的总电 压降和总电功率， 并计算各电器的工作时间段， 然 后将计算结果传送给记忆装置存储 ； 3） 某时刻， 比较装置将计算装置的计算结果与记忆装置中相 应的额定数据进行比较 ； 4） 根据比较装置的结果 向相应的供电输出控制装置发送断电或通电指 令 ； 重复步骤 1） 至 4） ， 用以实时对各电器进行电 能分配。本发明还提供了一种与上述方法相配套 的控制系统。根据各电器的需求适时调整系统中 各电器的工。

3、作状态， 避免系统超负荷运行。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104216307 A CN 104216307 A 1/2 页 2 1. 一种家庭电能分配控制方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 1） 总电源电压检测装置检测总电源电压、 电流检测装置检测各电器回路的空载电压和 开启电流， 使用状态检测装置检测各电器的工作状态， 时间记录装置检测各电器的工作和 非工作时间， 并将检测结果传输给单片机控制单元的记忆装置和计算装置 。

4、； 2） 所述计算装置计算各电器的电压降和电功率， 以及家庭电能分配控制系统的总电压 降和总电功率， 并计算出各电器的工作时间段， 然后将计算结果传送给所述记忆装置进行 存储 ； 3） 在某一时刻， 比较装置将所述计算装置的计算结果与所述记忆装置中相应的额定数 据进行比较 ； 4） 根据所述比较装置的结果向相应的供电输出控制装置发送断电或通电指令。 重复步骤 1） 至 4） ， 用以实时对所述各电器进行电能分配。 2. 如权利要求 1 所述的家庭电能分配控制方法， 其特征在于， 所述步骤 4） 还包括 ： 所 述比较装置的结果中某电器的即时电流值超出其正常电流范围， 则判定此电器出现故障， 向。

5、相应的供电输出控制装置发送断电指令。 3.如权利要求2所述的家庭电能分配控制方法， 其特征在于， 还包括向LED灯发送相应 电器闪烁指令的步骤。 4. 如权利要求 1 所述的家庭电能分配控制方法， 其特征在于， 所述步骤 4） 还包括 ： 当所述比较装置的结果中检测的即时总功率为系统额定功率的 80% 以上， 并检测到系 统的即时总电压降比所述记忆装置中的额定总电压降大时， 则 41a） 从所述记忆装置中寻找已开启但不在本时间段工作的一个或多个电器 ； 42a） 在所述计算装置中计算上述各电器断开后的即时总功率和即时总电压降 ； 43a） 在所述比较装置中将即时总功率和即时总电压降与所述记忆装。

6、置的总功率和总 电压降进行比较 ； 44a） 如果前者小于后者， 则以关闭最少电器为原则选择需要关闭的电器， 并向相应的 供电输出控制装置发送断电指令。 5. 如权利要求 1 所述的家庭电能分配控制方法， 其特征在于， 所述步骤 4） 还包括 ： 当所述比较装置的结果中检测的即时总电流为系统额定电流的 90% 以上时， 则 41b） 从所述记忆装置中寻找已开启但不在本时间段工作的一个或多个电器 ； 42b） 在所述计算装置中计算上述各电器断开后的即时总功率和即时总电压降 ； 43b） 在所述比较装置中将上述即时总功率和即时总电压降与所述记忆装置中的总功 率和总电压降进行比较 ； 44b） 如果。

7、前者小于后者， 则以关闭最少电器为原则选择需要关闭的电器， 并向相应的 供电输出控制装置发送断电指令。 6. 如权利要求 4 或 5 所述的家庭电能分配控制方法， 其特征在于， 还包括 ： 当所述比较装置的结果中检测到某电器停止工作， 且即时总电流为系统额定电流的 90% 以下， 或检测的即时总功率为系统额定功率的 80% 以下， 且系统的即时总电压降比所述 记忆装置中的额定总电压降小时， 则 从所述记忆装置中寻找未开启且不在本时间段使用的电器 ； 在所述计算装置中计算上述电器开启后的即时总功率和即时总电压降 ； 权 利 要 求 书 CN 104216307 A 2 2/2 页 3 在所述比较。

8、装置中将上述即时总功率和即时总电压降与所述记忆装置的总功率和总 电压降进行比较 ； 如果前者小于后者， 则向相应的供电输出控制装置发送通电指令。 7. 一种家庭电能分配控制系统， 其特征在于， 包括 ： 检测单元， 其包括总电源电压检测装置、 电流检测装置、 使用状态检测装置和时间记录 装置 ； 单片机控制单元， 其包括记忆装置、 计算装置和比较装置， 所述检测单元将所述总电源 电压检测装置、 所述电流检测装置、 所述使用状态检测装置和所述时间记录装置的检测结 果传输给所述记忆装置和所述计算装置， 所述计算装置计算各电器的电压降和电功率， 以 及家庭电能分配控制系统的总电压降和总电功率， 并计。

9、算出各电器的工作时间段， 然后将 计算结果传送给所述记忆装置进行存储， 所述比较装置将所述计算装置的计算结果与所述 记忆装置中相应的额定数据进行比较 ； 输出单元， 其包括各电器的供电输出控制装置， 所述供电输出控制装置根据所述比较 装置的结果向所述电器发出断电或通电的指令。 8. 根据权利要求 7 所述的家庭电能分配控制系统， 其特征在于， 还包括 LED 灯， 在所述 比较装置判定某电器发生故障时所述 LED 灯闪烁。 权 利 要 求 书 CN 104216307 A 3 1/5 页 4 家庭电能分配控制系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及电能控制系统领域， 特别涉及一种家庭电能分配。

10、控制系统及方法。 背景技术 0002 日常生活的现代化使冰箱、 微波炉、 烤箱、 电饼铛、 热水器、 电压力煲、 电暖气等家 用电器走进了千家万户， 但在人们尽情享受这些电器时， 时而会有突然断电、 跳闸等问题发 生， 给生活带来负面影响。 究其原因， 一部分是由于多种电器同时供电， 导致用电负荷超载， 电路进入自动保护 ； 另一部分是由于某种电器发生故障， 电流过大导致电路中断。 供电线路 的超负荷运行给家庭用电造成严重的安全隐患， 长期超负荷运行会使线路老化， 发生漏电， 极易引起事故的发生。 发明内容 0003 本发明是为了克服上述现有技术中缺陷， 通过一种家庭电能分配控制系统， 在各 。

11、个时间段合理开启或关闭相应电器， 在保证用电安全的前提下满足人们对电器的使用需 求。 0004 为实现上述目的， 本发明提供一种家庭电能分配控制方法， 包括如下步骤 ： 0005 1） 总电源电压检测装置检测总电源电压、 电流检测装置检测各电器回路的空载电 压和开启电流， 使用状态检测装置检测各电器的工作状态， 时间记录装置检测各电器的工 作和非工作时间， 并将检测结果传输给单片机控制单元的记忆装置和计算装置 ； 0006 2） 计算装置计算各电器的电压降和电功率， 以及家庭电能分配控制系统的总电 压降和总电功率， 并计算出各电器的工作时间段， 然后将计算结果传送给记忆装置进行存 储 ； 00。

12、07 3） 在某一时刻， 比较装置将计算装置的计算结果与记忆装置中相应的额定数据进 行比较 ； 0008 4） 根据比较装置的结果向相应的供电输出控制装置发送断电或通电指令。 0009 重复步骤 1） 至 4） ， 用以实时对各电器进行电能分配。 0010 根据各电器的需求情况适时地调整家庭电能分配控制系统中各电器的工作状态， 可避免系统超负荷运行带来的负面影响， 减少了安全隐患， 为使用者的生活带来了安全保 障。 0011 上述技术方案中， 比较装置的结果中某电器的即时电流值超出其正常电流范围， 则判定此电器出现故障， 向相应的供电输出控制装置发送断电指令。电器故障的及早发现 可以避免因此引。

13、起的事故， 安全系数提高。 0012 上述技术方案中， 如果判定某电器出现故障， 还包括向 LED 灯发送相应电器闪烁 指令的步骤。 LED灯的闪烁可以直观地告知使用者故障电器的存在， 为使用者及时修理电器 提供时间和安全的保障。 0013 上述技术方案中， 步骤 4） 还包括 ： 说 明 书 CN 104216307 A 4 2/5 页 5 0014 当比较装置的结果中检测的即时总功率为系统额定功率的 80% 以上， 并检测到系 统的即时总电压降比记忆装置中的额定总电压降大时， 则 0015 41a） 从记忆装置中寻找已开启但不在本时间段工作的一个或多个电器 ； 0016 42a） 在计算装。

14、置中计算上述各电器断开后的即时总功率和即时总电压降 ； 0017 43a） 在比较装置中将即时总功率和即时总电压降与记忆装置的总功率和总电压 降进行比较 ； 0018 44a） 如果前者小于后者， 则以关闭最少电器为原则选择需要关闭的电器， 并向相 应的供电输出控制装置发送断电指令。 0019 通过精确计算后可以发现在不超过额定功率的情况下存在的电压降增大， 以防某 电器的启动给其他电器带来影响。 0020 上述技术方案中， 步骤 4） 还包括 ： 0021 当比较装置的结果中检测的即时总电流为系统额定电流的 90% 以上时， 则 0022 41b） 从记忆装置中寻找已开启但不在本时间段工作的。

15、一个或多个电器 ； 0023 42b） 在计算装置中计算上述各电器断开后的即时总功率和即时总电压降 ； 0024 43b） 在比较装置中将上述即时总功率和即时总电压降与记忆装置中的总功率和 总电压降进行比较 ； 0025 44b） 如果前者小于后者， 则以关闭最少电器为原则选择需要关闭的电器， 并向相 应的供电输出控制装置发送断电指令。 0026 在达到额定电流的 90% 以上时及时关闭某些非必要的电器可以有效预防系统超 负荷运行， 杜绝安全事故的发生。 0027 上述技术方案中， 还包括 ： 0028 当比较装置的结果中检测到某电器停止工作， 且即时总电流为系统额定电流的 90% 以下， 或。

16、检测的即时总功率为系统额定功率的 80% 以下， 且系统的即时总电压降比记忆 装置中的额定总电压降小时， 则 0029 从记忆装置中寻找未开启且不在本时间段使用的电器 ； 0030 在计算装置中计算上述电器开启后的即时总功率和即时总电压降 ； 0031 在比较装置中将上述即时总功率和即时总电压降与记忆装置的总功率和总电压 降进行比较 ； 0032 如果前者小于后者， 则向相应的供电输出控制装置发送通电指令。 0033 在非超负荷的情况下人性化地开启非工作时间段的电器， 在使用者处于非唱过时 间安排的情况下为使用者提供方便。 0034 本发明还提供了一种家庭电能分配控制系统， 包括 ： 0035。

17、 检测单元， 其包括总电源电压检测装置、 电流检测装置、 使用状态检测装置和时间 记录装置 ； 0036 单片机控制单元， 其包括记忆装置、 计算装置和比较装置， 检测单元将总电源电压 检测装置、 电流检测装置、 使用状态检测装置和时间记录装置的检测结果传输给记忆装置 和计算装置， 计算装置计算各电器的电压降和电功率， 以及家庭电能分配控制系统的总电 压降和总电功率， 并计算出各电器的工作时间段， 然后将计算结果传送给记忆装置进行存 储， 比较装置将计算装置的计算结果与记忆装置中相应的额定数据进行比较 ； 说 明 书 CN 104216307 A 5 3/5 页 6 0037 输出单元， 其包。

18、括各电器的供电输出控制装置， 供电输出控制装置根据比较装置 的结果向电器发出断电或通电的指令。 0038 家庭电能分配控制系统的整体结构简单， 其加入不会对空间提出很高的要求， 适 应性强。 0039 上述技术方案中， 还包括 LED 灯， 在比较装置判定某电器发生故障时 LED 灯闪烁。 附图说明 0040 图 1 是本发明的家庭电能分配控制系统方框图 ； 0041 图 2 是本发明的家庭电能分配控制系统装置图 ； 0042 图 3 是本发明的家庭电器主电路原理图 ； 0043 图 4 是本发明的家庭电能分配控制系统流程图 ； 0044 结合附图在其上标记以下附图标记 ： 0045 1- 总。

19、电源， 2- 电压检测装置， 3 至 8第一路至第六路电流检测装置， 9 至 14第 一路至第六路供电输出控制装置， 15 至 20第一路至第六路电器插座， 21- 单片机控制单 元， 211- 记忆模块， 212- 计算模块， 213- 比较模块， 22-LED 灯光显示模块， 23- 记忆装置， 24- 计算装置， 25- 比较装置。 具体实施方式 0046 下面结合附图， 对本发明的一个具体实施方式进行详细描述， 但应当理解本发明 的保护范围并不受具体实施方式的限制。 0047 如图 1 所示， 本发明的家庭电能分配控制系统包括检测单元、 单片机控制单元 21 和输出单元， 检测单元包括。

20、电压检测输入、 各路电流检测输入、 使用状态检测输入以及时间 记录输入， 单片机控制单元包括记忆模块211、 计算模块212和比较模块213， 输出单元包括 各路供电输出控制模块和各路 LED 灯光显示模块 22。 0048 如图 2 所示， 电流检测装置、 使用状态检测装置和时间记录装置对各家庭电器进 行检测， 并将检测结果和总电源电压检测装置2的检测结果一起传送给记忆装置23进行存 储， 同时传送给计算装置 24， 计算出此时各家庭电器的电压降 （没有电流时的电压与开启后 电压的差值） 、 电功率和此时系统的总电压降和总电功率， 以及各电器的工作时间段， 然后 将计算结果传送给记忆装置进行。

21、存储。在某一时刻， 比较装置 25 将检测和计算出的数据与 记忆装置 23 中相应的数据进行比较， 根据比较结果发出输出控制指令， 控制各家庭电器的 通电或断电以及 LED 灯的闪烁。 0049 如图 1、 3 所示， 本实施例的家庭电能分配控制系统包括六个家庭电器回路。家庭 电能分配控制系统连接在总电源 1 和家庭电器之间， 检测单元的电压检测装置 2 检测总电 源1的电压， 检测单元的第一路至第六路电流检测装置3-8分别检测六个家庭电器的电流。 单片机控制单元 21 收到电压检测装置 2 和第一路至第六路电流检测装置 3-8 的检测结果 后进行分析， 确定需要接通和断开的家庭电器回路， 然。

22、后向第一路至第六路供电输出控制 装置 9-14 传送指令， 第一路至第六路供电输出控制装置 9-14 做出接通或断开的动作后第 一路至第六路控制电器插座 15-20 的通电或断电， 并根据需要向第一路至第六路 LED 灯光 显示装置 （参见图 1） 传送灯光闪烁指令。 说 明 书 CN 104216307 A 6 4/5 页 7 0050 如图 1、 4 所示， 家庭电能分配控制系统进行循环工作 ： 0051 1） 总电源电压检测装置检测总电源电压、 电流检测装置检测各电器回路的空载电 压和开启电流， 使用状态检测装置检测各电器的工作状态， 时间记录装置检测各电器的工 作和非工作时间， 并将检。

23、测结果传输给单片机控制单元的记忆装置和计算装置 ； 0052 2） 计算装置计算各电器的电压降和电功率， 以及家庭电能分配控制系统的总电 压降和总电功率， 并计算出各电器的工作时间段， 然后将计算结果传送给记忆装置进行存 储 ； 0053 3） 在某一时刻， 比较装置将计算装置的计算结果与记忆装置中相应的额定数据进 行比较 ； 0054 4） 根据比较装置的结果向相应的供电输出控制装置发送断电或通电指令。 0055 如果比较装置的结果中某电器的即时电流值超出其正常电流范围， 则判定此电器 出现故障， 向相应的供电输出控制装置发送断电指令， 并向 LED 灯发送相应电器的闪烁指 令 ； 0056。

24、 如果比较装置的结果中检测的即时总功率为系统额定功率的 80% 以上， 并检测到 系统的即时总电压降比记忆装置中的额定总电压降大， 则 0057 41a） 从记忆装置中寻找已开启但不在本时间段工作的一个或多个电器 ； 0058 42a） 在计算装置中计算上述各电器断开后的即时总功率和即时总电压降 ； 0059 43a） 在比较装置中将即时总功率和即时总电压降与记忆装置的总功率和总电压 降进行比较 ； 0060 44a） 如果前者小于后者， 则以关闭最少电器为原则选择需要关闭的电器， 并向相 应的供电输出控制装置发送断电指令。 0061 如果比较装置的结果中检测的即时总电流为系统额定电流的 90。

25、% 以上， 则 0062 41b） 从记忆装置中寻找已开启但不在本时间段工作的一个或多个电器 ； 0063 42b） 在计算装置中计算上述各电器断开后的即时总功率和即时总电压降 ； 0064 43b） 在比较装置中将上述即时总功率和即时总电压降与记忆装置中的总功率和 总电压降进行比较 ； 0065 44b） 如果前者小于后者， 则以关闭最少电器为原则选择需要关闭的电器， 并向相 应的供电输出控制装置发送断电指令。 0066 如果比较装置的结果中检测到某电器停止工作， 且即时总电流为系统额定电流的 90% 以下， 或检测的即时总功率为系统额定功率的 80% 以下， 且系统的即时总电压降比记忆 装。

26、置中的额定总电压降小， 则 0067 从记忆装置中寻找未开启且不在本时间段使用的电器 ； 0068 在计算装置中计算上述电器开启后的即时总功率和即时总电压降 ； 0069 在比较装置中将上述即时总功率和即时总电压降与记忆装置的总功率和总电压 降进行比较 ； 0070 如果前者小于后者， 则向相应的供电输出控制装置发送通电指令。 0071 本发明是通过电能控制系统对各路供电线路进行监测， 根据线路监测的负荷信 息， 对各家庭电器的占用线路资源状况进行优化排列， 根据家庭电器的功率、 使用时间段， 在用电量接近满负荷时启动必需电器， 并限制非必需电器的工作， 避免供电线路的超负荷 说 明 书 CN。

27、 104216307 A 7 5/5 页 8 运行， 保证家庭线路的安全。 0072 同时， 本发明的家庭电能分配控制系统在检测到某电器电流异常时及时断开故障 电器的电源， 早期发现电器故障， 对整个系统起到保护作用。 0073 以上公开的仅为本发明的一个具体实施例， 但是， 本发明并非局限于此， 任何本领 域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104216307 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104216307 A 9 2/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104216307 A 10 3/3 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 104216307 A 11 。