[發(fā)明專利]一種用于用戶側(cè)的非侵入負荷辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710344546.2
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107025365B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 黃琦;李堅;張真源;曲禾笛;張志豪;陳巒;易建波;井實;姜若愚;張棟珀;曹迪
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種用于用戶側(cè)的非侵入負荷辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、結(jié)合用電負荷的運行狀況，提取表征用電負荷的特征參數(shù)，再根據(jù)用電負荷的特征參數(shù)，對比常見用電負荷的暫態(tài)特征量和綜合用電負荷狀態(tài)的對應關系，建立暫態(tài)特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫；

(2)、采集所有用電設備的各次諧波幅值，按照穩(wěn)態(tài)特征量與綜合用電負荷狀態(tài)的對應關系，建立穩(wěn)態(tài)特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫；

(3)、利用檢測算法與辨識算法進行非侵入負荷辨識；

(3.1)、檢測非侵入負荷的異動點

利用檢測函數(shù)K(x_n)＝x_n+e-x_n檢測非侵入負荷的異動點，其中，x_n為檢測到的非侵入負荷的第n個點所對應的幅值，n≥0；e為常數(shù)；

判斷∣K(x_n)∣是否大于β，β表示上一異動點與該異動點之間的穩(wěn)態(tài)負荷平均振幅，如果∣K(x_n)∣＞β，則第n個點為異動點；

(3.2)、截取非侵入負荷的狀態(tài)暫態(tài)段和狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段

(3.2.1)、截取非侵入負荷的狀態(tài)暫態(tài)段并過濾

1)、截取非侵入負荷的狀態(tài)暫態(tài)段

以異動點x_n為起點，繼續(xù)檢測非侵入負荷的數(shù)據(jù)點；

當滿足∣L(x_n+l)∣＜H時，H為相對穩(wěn)態(tài)值，則x_n+l為該狀態(tài)暫態(tài)段的結(jié)束點，從而得到由x_n～x_n+l的狀態(tài)暫態(tài)段；其中，表示x_n～x_n+l的平均幅值，即l表示異動點x_n后第l異動點；

2)、對狀態(tài)暫態(tài)段的數(shù)據(jù)點進行濾波

設置異動過濾條件：

其中，a為常數(shù)，H₁為異動閥值，μ為x_n～x_n+l段的加權(quán)平均值；

當狀態(tài)暫態(tài)段的數(shù)據(jù)點不滿足設置的異動過濾條件時，則進入步驟(3.3)；否則該狀態(tài)暫態(tài)段為干擾暫態(tài)段，返回步驟(3.1)繼續(xù)檢測；

(3.2.2)、截取非侵入負荷的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段

將兩次被截取且通過有效檢測的異動點之間的波形段標記為狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段；

(3.3)、運用辨識算法對非侵入負荷進行辨識

(3.3.1)、運用辨識算法對非侵入負荷的狀態(tài)暫態(tài)段進行辨識；

1)、從狀態(tài)暫態(tài)段中提取特征波形y(n)，從暫態(tài)特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫中提取用電負荷的特征參數(shù)生產(chǎn)多組模板信號x(n)，再將y(n)與模板信號x(n)進行波形匹配；

2)、計算每組模板信號x(n)和特征波形y(n)的相似程度ρ_xy(τ)：

其中，τ表示模板信號x(n)和特征波形y(n)的時差；

3)、選出ρ_xy(τ)最大的一組模板信號x(n)，標記為最佳匹配，并反饋辨識結(jié)果；

(3.3.2)、運用辨識算法對非侵入負荷的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段進行辨識；

1)、從狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段中提取特征波形對進行傅里葉變換，再提取50kHZ頻率處的電流值，k＝1,2，3,…,9，并分別作為基波和奇次諧波；

2)、在狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段，根據(jù)基波電流與諧波電流的周期性特點，計算用電負荷在狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段的總電流I_a(t)：

I_a(t)＝I_a1cos(ωt+θ_a1)+I_a2cos(2ωt+θ_a2)+…I_akcos(kωt+θ_ak)

其中，I_a1表示用電負荷穩(wěn)態(tài)工作電流中的基波幅值，I_ak表示用電負荷穩(wěn)態(tài)工作電流中的第k次諧波分量幅值，ω為用電負荷穩(wěn)態(tài)工作電流中的基波分量的角頻率，θ_a1表示用電負荷穩(wěn)態(tài)工作電流中的基波分量的初相角，θ_ak表示用電負荷穩(wěn)態(tài)工作電流中的第k次諧波分量的初相角；

3)、分別提取k次諧波幅值建立諧波矩陣

4)、建立非侵入負荷的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段識別算法的數(shù)學模型；

令t時刻第i個用電設備在第j種工作狀態(tài)下的取值S_ij(t)為：

其中，i＝1,2,…,N，N表示用電設備總個數(shù)；j＝1,2,…,M，M表示用電設備的工作狀態(tài)數(shù)；

利用諧波矩陣建立非侵入負荷的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段識別算法的數(shù)學模型：

數(shù)學模型的約束條件為：

其中，I_ij(k)為穩(wěn)態(tài)特征數(shù)據(jù)庫中第i個用電設備在第j種工作狀態(tài)下工作時所記錄的k次諧波電流值；

5)、遍歷穩(wěn)態(tài)特征數(shù)據(jù)庫中所有的用電設備，在S_ij(t)取1時，利用上述數(shù)學模型求得最小值，并將S_ij(t)取1時所對應的用電設備狀態(tài)編號標記為該狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段的最佳匹配，并反饋辨識結(jié)果；

(3.3.3)、當狀態(tài)暫態(tài)段和狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段都反饋出辨識結(jié)果后，判斷狀態(tài)暫態(tài)段和狀態(tài)穩(wěn)態(tài)段的辨識結(jié)果是否一致，如果辨識結(jié)果一直，則辨識有效，本次辨識結(jié)束；否則返回步驟(3)重新進行辨識。