[發明專利]一種基于二分遞推SVD分解的居民電器開關事件檢測方法

有效

• 申請號: 201910280687.1
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110133396B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 林順富;于俊蘇;顧鄉;劉持濤;顏昕昱;李東東
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R21/00;G01R19/00;G06K9/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

本發明涉及一種基于二分遞推SVD分解的居民電器開關事件檢測方法，包括以下步驟：(1)數據采集；(2)對居民電器的總有功功率數據進行二分遞推SVD分解，通過計算奇異熵以確定最佳分解層數；(3)利用硬閾值濾波函數濾波獲得居民電器的開關時刻；本發明基于二分遞推SVD分解的居民電器開關事件進行檢測，優點在于采用方法簡單易操作且計算速度快，降低了漏檢、誤檢率，提高了檢測精度，檢測結果穩定。

技術領域

本發明涉及非侵入式負荷監測技術領域，尤其是涉及一種基于二分遞推SVD分解的居民電器開關事件檢測方法。

背景技術

隨著我國城鎮化推進和經濟結構調整，居民生活用電量占全社會總用電量比例越來越大。居民的用電數據既可以幫助用戶調整用電行為，積極參與需求響應，又可以幫助電力公司合理安排調度，削峰填谷。負荷監測技術是獲得居民用電數據的重要途徑，其可分為“侵入式”和“非侵入式”兩種，傳統的侵入式監測技術需要為每個用電設備安裝采集裝置和傳感裝置，消耗大量人力和物力。20世紀80年代Hart教授提出了非侵入式負荷監測(NILM)技術，該技術無需安裝大量監測設備，僅在用戶進戶端采集總負荷信息，便可通過負荷分解獲得戶內各電器的耗電信息。隨著智能化水平的提高，該技術逐步成為國內研究熱點。

非侵入式負荷監測技術包括負荷開關事件檢測、特征提取、負荷識別三個環節，其開關事件準確檢測是實現非侵入式負荷監測的重要前提和基礎。目前居民電器開關事件檢測方法主要有非參數化的雙邊滑動窗CUSUM變點檢測方法、小波分解方法。滑動窗CUSUM變點檢測方法通過檢測滑動窗口內有功功率的變化，可檢測出電器開關事件的發生時刻，但是該方法受限于設定的功率序列滑動窗口及閾值，易存在漏檢和誤檢。小波分解方法是通過對功率信號進行小波分解，檢測出有功功率信號中突變點的位置，但是該方法難于選擇合適的小波基，且檢測位置易發生偏移，檢測精度不高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于二分遞推SVD分解的居民電器開關事件檢測方法，提高非侵入式負荷監測技術中居民電器開關事件檢測準確率。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于二分遞推SVD分解的居民電器開關事件檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：數據采集：在電力入戶點采集居民家庭的用電信息數據并得出居民家庭的總有功功率數據；

步驟2：利用二分遞推SVD分解總有功功率數據：對步驟1中采集到的居民電器開關事件總有功功率數據進行Hankel矩陣變換，再進行二分遞推SVD分解，通過計算奇異熵以得到最優分解層數；

步驟3：利用硬閾值濾波函數獲得居民電器的開關時刻：利用硬閾值濾波函數對步驟2中獲得的最優分解層數下的細節信號進行濾波，實現總有功功率中突變點位置的準確檢測，即居民電器的開關時刻。

優選地，所述步驟1中的用電信息數據包括居民電器的總電流、電壓數據，所述居民家庭的總有功功率數據通過MATLAB得出并將其作為開關事件檢測的目標對象。

優選地，所述步驟2包括以下分步驟：

步驟21：構造針對總有功功率數據的二維Hankel矩陣；

步驟22：利用二分遞推SVD分解二維Hankel矩陣后通過反變換得到近似信號A和細節信號D；

步驟23：重復步驟22將原始總有功功率數據分解為一系列的近似和細節信號；

步驟24：針對步驟23中得到的一系列細節信號計算奇異熵增量。

優選地，所述步驟3包括以下分步驟：

步驟31：取最優值：判斷若奇異熵增量大于設定值，利用近似信號構造新的Hankel矩陣重復進行分解，直到異熵增量小于設定值，分解層數達到最優；