[發明專利]一種非侵入式用電負荷辨識系統及方法

在審

• 申請號: 201510631713.2
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105186693A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 趙云;李秋碩;孫宇軍;肖勇
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;G06F17/50
• 代理公司: 深圳市遠航專利商標事務所(普通合伙) 44276
• 代理人: 田志遠

技術領域

本發明涉及一種非侵入式用電負荷辨識系統及方法。

背景技術

用電負荷監測識別一直是智能用電領域的關鍵技術，傳統的用電負荷監測設備需要在用戶用電設備的電源端安裝數據采集模塊、微處理器、傳感器、通信模塊等監測終端，監測終端通過戶內無線局域網與主站通信，這種侵入式負荷監測系統對于每個用電設備需要獨立安裝負荷監測終端，建設成本較高，運行維護困難，同時可能會對用戶生產生活造成影，；此外，負荷監測終端與監測主站采用無線局域網進行數據通信，用戶用電信息存在安全隱患，不符合雙向互動智能用電技術的發展趨勢；目前的負荷辨識方法針對單路用電設備進行獨立的高頻數據采集和分析，算法的時間開銷和空間開銷較大，硬件性能要求較高，無法同時實現多路用電設備的遠程在線負荷辨識。

發明內容

為了克服現有的技術的不足,本發明提供一種非侵入式用電負荷辨識系統及方法。

本發明技術方案如下所述：

一種非侵入式用電負荷辨識系統，其特征在于，包括用電負荷、負荷辨識終端以及負荷監測主站；所述用電負荷通過RS485、Zigbee、Wifi的通信協議與所述負荷辨識終端進行信息交互，所述負荷辨識終端通過光纖、以太網、無線公網的方式與所述負荷監測主站進行信息交互；所述負荷辨識終端將用電負荷辨識結果上傳到所述負荷監測主站，所述負荷監測主站對所述用電負荷的類型及其用電特征進行在線統計分析。

進一步的，所述負荷辨識終端包括采集用電負荷的電壓、電流等實時運行數據，并進行信號去噪處理的采集模塊；計算用電負荷的穩態特征與暫態特征的微處理器模塊；用于存儲典型負荷特征庫以及用電負荷辨識信息的存儲模塊；通過外部電源或者內置電池方式對所述負荷辨識終端供電的電源模塊；分別與所述所述用電負荷和所述負荷辨識終端進行信息交互的通信模塊；用于終端數據導出、功能設置、人機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模塊分別與其他各個模塊連接。

更進一步的，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、無線公網的通信方式與所述負荷監測主站進行信息交互，所述下行通信模塊通過RS485、Zigbee、Wifi的通信方式與所述用電負荷進行信息交互。

更進一步的，所述采集模塊與所述存儲模塊通過集成總線連接。

更進一步的，所述輸入輸出模塊包括USB接口、鍵盤以及液晶顯示。

進一步的，所述負荷監測主站包括用于采集分布式負荷辨識終端用電負荷辨識信息的采集服務器；用于存儲負荷監測數據及統計分析結果的存儲服務器；根據負荷監測數據進行用電負荷特征的在線統計分析，提供高級應用服務的應用服務器，所述采集服務器、所述存儲服務器以及所述應用服務器之間通過光纖以太網連接。

進一步的，所述用電負荷包括工商業負荷、智能家居負荷以及新型負荷。

本發明還提供5、一種非侵入式用電負荷辨識方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

S1：分別監測典型用電負荷的電壓、電流、有功功率波形；

S2：采用特征提取算法提取典型用電負荷的穩態特征與暫態特征，建立用電負荷標準特征庫；

S3：分別計算用電負荷的穩態相似度與暫態相似度，建立用電負荷識別模型；

S4：在線監測用戶實際用電負荷的電流、電壓和有功功率波形；

S5：根據監測波形數據判斷負荷狀態及暫態周期，采用特征提取算法提取用電負荷的穩態特征與暫態特征參數；

S6：將實際用電負荷的穩態特征與暫態特征，作為負荷識別模型輸入，根據模型輸出結果辨識出用電負荷類型及運行狀態。

進一步的，在所述步驟S2中，提取典型用電負荷的穩態特征包括提取用電設備穩定運行狀態下的有功功率、無功功率、功率因數角、電流諧波畸變率、電流奇次諧波與基波相位差，具體如下：

定義用電負荷的有功功率P為：

其中，表示第h次諧波電流滯后電壓相位，

定義用電負荷的無功功率為：

定義功率因素角為：

定義電流奇次諧波與基波的相位差為：