] 步驟3 :用電負(fù)荷類型與狀態(tài)辨識(shí)
[0113] 由于用電設(shè)備關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的功率波動(dòng)是突變的，故當(dāng)用電設(shè)備暫態(tài)波形序列&長(zhǎng) 度小于時(shí)間閾值1\時(shí)，判斷該用電設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)，否則處于打開狀態(tài)。
[0114] 用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)波形通過穩(wěn)態(tài)特征指標(biāo)計(jì)算，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)特征向量&;暫態(tài)波形 通過分段直方圖序列轉(zhuǎn)化為暫態(tài)特征向量Y1;
[0115] 通過計(jì)算用電設(shè)備的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特征相似度，構(gòu)建用電負(fù)荷識(shí)別模型如下：
[0116] izz.」
[0117] 其中，Rw表示穩(wěn)態(tài)特征相似度：
[0118] _1=1
_
[0119] Rz表示暫態(tài)特征相似度：
[0120]
[0121] 式（6)~（8)構(gòu)成用電負(fù)荷的特征相似度識(shí)別模型，根據(jù)穩(wěn)態(tài)相似度和暫態(tài)相似 度計(jì)算結(jié)果輸出綜合相似度最高的用電設(shè)備索引，即可實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷類型和狀態(tài)辨識(shí)。
[0122] 應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0123] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明專利的實(shí)現(xiàn)并不受 上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明專利的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng) 改進(jìn)將本發(fā)明專利的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)系統(tǒng)，其特征在于，包括用電負(fù)荷、負(fù)荷辨識(shí)終端以及負(fù) 荷監(jiān)測(cè)主站； 所述用電負(fù)荷通過RS485、Zigbee、Wifi的通信協(xié)議與所述負(fù)荷辨識(shí)終端進(jìn)行信息交 互，所述負(fù)荷辨識(shí)終端通過光纖、以太網(wǎng)、無線公網(wǎng)的方式與所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)主站進(jìn)行信息交 互； 所述負(fù)荷辨識(shí)終端將用電負(fù)荷辨識(shí)結(jié)果上傳到所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)主站，所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)主站 對(duì)所述用電負(fù)荷的類型及其用電特征進(jìn)行在線統(tǒng)計(jì)分析。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)荷辨識(shí)終 端包括采集用電負(fù)荷的電壓、電流等實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行信號(hào)去噪處理的采集模塊；計(jì)算 用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)特征與暫態(tài)特征的微處理器模塊；用于存儲(chǔ)典型負(fù)荷特征庫以及用電負(fù)荷 辨識(shí)信息的存儲(chǔ)模塊；通過外部電源或者內(nèi)置電池方式對(duì)所述負(fù)荷辨識(shí)終端供電的電源模 塊；分別與所述所述用電負(fù)荷和所述負(fù)荷辨識(shí)終端進(jìn)行信息交互的通信模塊；用于終端數(shù) 據(jù)導(dǎo)出、功能設(shè)置、人機(jī)交互的輸入輸出模塊；所述微處理器模塊、所述電源模塊以及所述 存儲(chǔ)模塊分別與其他各個(gè)模塊連接，其中，所述采集模塊與所述存儲(chǔ)模塊通過集成總線連 接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊包 括上行通信模塊和下行通信模塊，所述上行通信模塊通過光纖、以太網(wǎng)、無線公網(wǎng)的通信方 式與所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)主站進(jìn)行信息交互，所述下行通信模塊通過RS485、Zigbee、Wif i的通信 方式與所述用電負(fù)荷進(jìn)行信息交互。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)主 站包括用于采集分布式負(fù)荷辨識(shí)終端用電負(fù)荷辨識(shí)信息的采集服務(wù)器；用于存儲(chǔ)負(fù)荷監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的存儲(chǔ)服務(wù)器；根據(jù)負(fù)荷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行用電負(fù)荷特征的在線統(tǒng)計(jì)分 析，提供高級(jí)應(yīng)用服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器，所述采集服務(wù)器、所述存儲(chǔ)服務(wù)器以及所述應(yīng)用服務(wù) 器之間通過光纖以太網(wǎng)連接。5. -種非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟： 51 :分別監(jiān)測(cè)典型用電負(fù)荷的電壓、電流、有功功率波形； 52 :采用特征提取算法提取典型用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)特征與暫態(tài)特征，建立用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 特征庫； 53 :分別計(jì)算用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)相似度與暫態(tài)相似度，建立用電負(fù)荷識(shí)別模型； 54 :在線監(jiān)測(cè)用戶實(shí)際用電負(fù)荷的電流、電壓和有功功率波形； 55 :根據(jù)監(jiān)測(cè)波形數(shù)據(jù)判斷負(fù)荷狀態(tài)及暫態(tài)周期，采用特征提取算法提取用電負(fù)荷的 穩(wěn)態(tài)特征與暫態(tài)特征參數(shù)； 56 :將實(shí)際用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)特征與暫態(tài)特征，作為負(fù)荷識(shí)別模型輸入，根據(jù)模型輸出結(jié) 果辨識(shí)出用電負(fù)荷類型及運(yùn)行狀態(tài)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)方法，其特征在于，在所述步驟S2中， 提取典型用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)特征包括提取用電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的有功功率、無功功率、 功率因數(shù)角、電流諧波畸變率、電流奇次諧波與基波相位差，具體如下： 定義用電負(fù)荷的有功功率P為：其中，A表示第h次諧波電流滯后電壓相位， 定義用電負(fù)荷的無功功率為：定義功率因素角P為：定義電流奇次諧波與基波的相位差為：I 定義電流諧波畸變率為：7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)方法，其特征在于，在所述步驟S2中， 提取用電負(fù)荷的暫態(tài)特征具體步驟如下： 521 :生成用電設(shè)備暫態(tài)波形時(shí)間序列 記錄每種用電設(shè)備開啟或關(guān)閉過程的有功功率波形，提取暫態(tài)波形，根據(jù)采樣周期離 散為時(shí)間序列形式，記為： Si 一 { (t 〇，X〇)，（ti，Xi)，…，（tn，Xn) } 522 :暫態(tài)波形時(shí)間序列分段 將暫態(tài)波形時(shí)間序列S1分為m段，則暫態(tài)波形序列變?yōu)椋? Si - {s 1，s2，...，sm} 523 :對(duì)每一段暫態(tài)有功功率波形分別進(jìn)行分析提取用電負(fù)荷的暫態(tài)特征值。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)方法，其特征在于，所述步驟S3具體 包括以下幾個(gè)步驟： 通過計(jì)算用電設(shè)備的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特征相似度，構(gòu)建用電負(fù)荷識(shí)別模型為式（6)~⑶構(gòu)成用電負(fù)荷的特征相似度識(shí)別模型。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)方法，其特征在于，所述步驟S5具體 包括以下幾個(gè)步驟： 551 :判斷負(fù)荷暫態(tài)起始時(shí)間 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)特征庫中用電負(fù)荷暫態(tài)波形選定采樣周期T。，分別計(jì)算第i個(gè)周期與第i+1 個(gè)周期的最大有功功率，當(dāng)兩個(gè)周期最大有功功率差值超過功率閾值1時(shí)，即可確定第i+1 個(gè)周期中用電設(shè)備正在開啟， 隨后在第i+Ι個(gè)周期中判斷用電設(shè)備的開啟時(shí)間點(diǎn)，具體步驟為：依次記錄該周期中 第j個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)與第j+Ι個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)負(fù)載，并計(jì)算這兩者之間的差值，當(dāng)這個(gè)差 值超過設(shè)定閾值1(2時(shí)，則可判斷采樣時(shí)間點(diǎn)j即為當(dāng)前用電設(shè)備的開啟時(shí)間； 552 :提取負(fù)荷穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特征 從用電設(shè)備開啟時(shí)間點(diǎn)開始，將相鄰兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的功率差值記錄在一個(gè)序列S中，當(dāng) 子序列S1取值均小于設(shè)定閾值K 3，且該子序列長(zhǎng)度大于半個(gè)采樣周期，即可判斷子序列S1 對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)段用電負(fù)荷處于穩(wěn)態(tài)， 子序列S1中第一個(gè)元素對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)為穩(wěn)態(tài)起始點(diǎn)，最后一個(gè)元素對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)為穩(wěn) 態(tài)結(jié)束點(diǎn)， 據(jù)此可以提取出每個(gè)采樣周期的穩(wěn)態(tài)序列Sw與暫態(tài)序列Sz，并分別計(jì)算穩(wěn)態(tài)特征值與 暫態(tài)特征值。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非侵入式用電負(fù)荷辨識(shí)方法，其特征在于，所述步驟S6中， 用電負(fù)荷類型與狀態(tài)辨識(shí)的過程為： 用電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)波形通過穩(wěn)態(tài)特征指標(biāo)計(jì)算，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)特征向量X1;暫態(tài)波形轉(zhuǎn)化 為暫態(tài)特征向量Y1;當(dāng)用電設(shè)備暫態(tài)波形序列S z長(zhǎng)度小于時(shí)間閾值T財(cái)，判斷該用電設(shè)備 處于關(guān)閉狀態(tài)，否則處于打開狀態(tài)。 將用電設(shè)備穩(wěn)態(tài)特征與暫態(tài)特征向量輸入用電負(fù)荷識(shí)別模型（6)~（8)，根據(jù)穩(wěn)態(tài)相 似度和暫態(tài)相似度計(jì)算結(jié)果輸出綜合相似度最高的用電設(shè)備索引，即可實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷類型 與運(yùn)行狀態(tài)的在線辨識(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非侵入式負(fù)荷識(shí)別系統(tǒng)及方法，負(fù)荷辨識(shí)系統(tǒng)包括用電負(fù)荷、負(fù)荷辨識(shí)終端及負(fù)荷監(jiān)測(cè)主站，所述負(fù)荷辨識(shí)終端通過光纖、以太網(wǎng)、無線公網(wǎng)的方式與所述負(fù)荷監(jiān)測(cè)主站進(jìn)行信息交互。負(fù)荷辨識(shí)終端通過分析典型用電設(shè)備的電流、電壓、有功功率等波形特征，按其穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過程定義不同的特征參數(shù)建立標(biāo)準(zhǔn)特征庫，結(jié)合用電設(shè)備的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)特征相似度建立用電負(fù)荷識(shí)別模型。本發(fā)明中的辨識(shí)系統(tǒng)模塊集成度較高，終端體積較小，系統(tǒng)建設(shè)成本較低，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，并且不會(huì)對(duì)用戶生產(chǎn)生活造成影響。非侵入式負(fù)荷辨識(shí)方法可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路用電設(shè)備負(fù)荷類型與運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確辨識(shí)。
【IPC分類】G06F17/50, H02J13/00
【公開號(hào)】CN105186693
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510631713
【發(fā)明人】趙云, 李秋碩, 孫宇軍, 肖勇
【申請(qǐng)人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月28日