[發(fā)明專利]基于功率及時(shí)間特性的電烤箱非侵入辨識(shí)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710432918.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN107247201A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周贛;李琦;張亮;傅萌;馮燕鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 張婧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能用電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于功率及時(shí)間特性的電烤箱非侵入辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

我國(guó)居民用電目前呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：第一，增速高，2016年居民占新增用電量的比例高達(dá)38％；第二，行為復(fù)雜，由于個(gè)體眾多，同時(shí)家用電器種類繁多，居民用戶的用電行為非常復(fù)雜；第三，綜合能耗高，居民用戶的綜合能耗遠(yuǎn)高于日本等發(fā)達(dá)國(guó)家水平。居民電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)分解技術(shù)是一門新興的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)支撐技術(shù)，與目前智能電表僅量測(cè)用戶總功率不同，它以監(jiān)測(cè)并分解出居民戶內(nèi)所有電器的啟動(dòng)時(shí)間、工作狀態(tài)、能耗情況為目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)更加可靠、精確的電能量管理。電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)分解技術(shù)使用戶的電費(fèi)清單像電話費(fèi)清單一樣，各類家用電器的用電量一目了然，從而使用戶及時(shí)了解自己的用電情況，為合理分配各個(gè)電器的用電時(shí)間及相應(yīng)的用電量提供參考，最終能夠有效減少電費(fèi)支出和電能浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，如果家庭用戶能夠及時(shí)了解住宅電器的詳細(xì)用電信息，就能使每月電費(fèi)開支下降5％～15％。如果全美國(guó)有一半家庭每個(gè)月節(jié)省這么多開支，減少的碳排放量相當(dāng)于減少800萬(wàn)輛汽車的使用。

目前，居民電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)分解技術(shù)主要分為侵入式監(jiān)測(cè)分解(Intrusive Load Monitoring and decomposition，ILMD)和非侵入式監(jiān)測(cè)分解(Non-intrusive Load Monitoring and decomposition，NILMD)兩大類：

(1)侵入式負(fù)荷監(jiān)測(cè)分解技術(shù)(ILMD)：侵入式負(fù)荷監(jiān)測(cè)將帶有數(shù)字通信功能的傳感器安裝在每個(gè)電器與電網(wǎng)的接口，可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)每個(gè)負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)和功率消耗。但大量安裝監(jiān)測(cè)傳感器造成建設(shè)和維護(hù)的成本較高，最重要的是侵入式負(fù)荷監(jiān)測(cè)需要進(jìn)入居民家中進(jìn)行安裝調(diào)試，容易造成用戶抵制心理。

(2)非侵入式負(fù)荷監(jiān)測(cè)分解技術(shù)(NILMD)：僅在用戶入口處安裝一個(gè)傳感器，通過(guò)采集和分析入口總電流、電壓等信息來(lái)判斷戶內(nèi)每個(gè)或每類電器的用電功率和工作狀態(tài)(例如，空調(diào)具有制冷、制熱、待機(jī)等不同工作狀態(tài))，從而得出居民的用電規(guī)律。和侵入式負(fù)荷分解相比，由于只需要安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器，非侵入負(fù)荷分解方案的建設(shè)成本和后期維護(hù)難度都大幅降低；另外，傳感器安裝位置可以選擇在用戶電表箱處，完全不會(huì)侵入居民戶內(nèi)進(jìn)行施工。可以認(rèn)為，NILMD以分解算法代替ILMD系統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠、數(shù)據(jù)完整和易于迅速推廣應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，有望發(fā)展成為高級(jí)量測(cè)體系(AMI)中新一代核心技術(shù)(成熟后，NILMD算法也可以融合到智能電表的芯片內(nèi))，支持需求側(cè)管理、定制電力等智能用電的高級(jí)功能，也適用于臨時(shí)性的負(fù)荷用電細(xì)節(jié)監(jiān)測(cè)與調(diào)查。

電烤箱是利用電熱元件發(fā)出的輻射熱烤制食物的廚房電器，有效容積從13升到34升都有，功率大約在1000W-2000W之間，但是烤箱工作時(shí)不是始終通電，所以大功率烤箱不一定比小功率烤箱更費(fèi)電。電烤箱的加熱方式可分為上火、下火單獨(dú)加熱和上下同時(shí)加熱三種，溫度一般可在50-250℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

綜上所述，NILMD技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，相關(guān)技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化對(duì)全社會(huì)的節(jié)能減排的目標(biāo)具有重要意義。但目前NILMD技術(shù)的研究還停留在理論研究階段，間斷運(yùn)行負(fù)荷尤其是電吹風(fēng)的分解辨識(shí)方法等關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。

因此，亟待解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種可精準(zhǔn)感測(cè)電吹風(fēng)運(yùn)行狀態(tài)和額定功率的基于功率及時(shí)間特性的電烤箱非侵入辨識(shí)方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了一種基于功率及時(shí)間特性的電烤箱非侵入辨識(shí)方法，該辨識(shí)方法包括如下步驟：

(1)在一定采樣頻率范圍內(nèi)，對(duì)總電源進(jìn)線的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行采樣，形成電壓信號(hào)采樣序列u(k)和電流信號(hào)采樣序列i(k)，k為采樣點(diǎn)編號(hào)；

(2)掃描采集到的電壓信號(hào)采樣序列u(k)和電流信號(hào)采樣序列i(k)，計(jì)算實(shí)時(shí)平均有功功率序列P(i)和實(shí)時(shí)平均無(wú)功功率序列Q(i)；

(3)在一定計(jì)算時(shí)間窗口內(nèi)，掃描實(shí)時(shí)平均有功功率序列P(i)和實(shí)時(shí)平均無(wú)功功率序列Q(i)，計(jì)算有功功率變化量ΔP(i)和無(wú)功功率ΔQ(i)；