[發(fā)明專利]一種非侵入式家用電器負荷識別方法

在審

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• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN110956220A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 張云飛
• 申請（專利權）人: 深圳市活力天匯科技股份有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q50/06
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權代理有限公司 11253
• 代理人: 盧業(yè)強

本發(fā)明公開一種非侵入式家用電器負荷識別方法。所述方法包括：基于極限學習機建立待監(jiān)測家庭的家用電器分類器；實時采集待監(jiān)測家庭用電總線上的電壓和電流，并檢測是否發(fā)生家用電器啟停事件；將實時采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)劃分為暫態(tài)數(shù)據(jù)序列和穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)序列；對暫態(tài)數(shù)據(jù)序列進行小波變換，獲取所述家用電器的負荷暫態(tài)特征，對穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)序列進行FFT變換，獲取所述家用電器的負荷穩(wěn)態(tài)特征，將負荷暫態(tài)特征和負荷穩(wěn)態(tài)特征組合成負荷特征向量；將所述負荷特征向量輸入家用電器分類器，得到發(fā)生啟停事件的家用電器的類別。與現(xiàn)有技術只采用FFT變換提取負荷特征相比，本發(fā)明能夠提高負荷特征向量的區(qū)分度，進而提高負荷識別的準確度。

技術領域

本發(fā)明屬于家用電器負荷識別技術領域，具體涉及一種非侵入式家用電器負荷識別方法。

背景技術

家用電器的負荷識別不僅能夠提高居民用戶對家用電器消耗具體情況的了解，調(diào)整用電措施，積極響應國家節(jié)能政策，還能夠為電網(wǎng)和售電公司制定電能能耗管理和供需側聯(lián)動策略提供有力的參考依據(jù)。目前，國內(nèi)外的居民家庭用電負荷監(jiān)測技術主要有侵入式和非侵入式兩種。其中侵入式家庭用電負荷監(jiān)測需要在各個電器的供電處裝備一個監(jiān)測模塊，雖然監(jiān)測精度較高，但存在成本高、部署施工難度大、維護困難等缺陷。而非侵入式負荷監(jiān)測(Non-Intrusive Load Monitoring，NILM)系統(tǒng)則只需測量用戶家庭進電總線上的電流和電壓信號，就可監(jiān)測到各類家電的運行狀態(tài)和耗電數(shù)據(jù)，成本較低、部署簡單且易于更新維護。NILM系統(tǒng)的實現(xiàn)步驟一般包括信號采集和處理、電器啟停事件檢測、負荷特征提取與負荷特征庫建立、以及電器負荷識別分類這幾步。從采用的負荷識別算法來看，主要分為監(jiān)督式和非監(jiān)督式，其中監(jiān)督式的識別準確率普遍較高。這些NILM方法的實現(xiàn)大多是通過采集大量電器特征量來建立各種電器的特征庫，然后應用聚類方法、隱馬爾可夫模型、神經(jīng)網(wǎng)絡學習、支持向量機模型等智能算法來實現(xiàn)電器負荷的分類識別。

現(xiàn)有的NILM方法在提取負荷特征時，一般只提取電器穩(wěn)態(tài)特征，由于很多不同中電器會存在穩(wěn)態(tài)特征相似的情形，因而這種做法的有效性存在很大的局限；而有些NILM方法雖然既提取了穩(wěn)態(tài)特征，也提取了暫態(tài)特征，但在提取暫態(tài)特征時只采用了適合分析穩(wěn)態(tài)信號的FFT算法，僅僅從頻譜特性上標識負荷特性，忽略了電器啟動時暫態(tài)階段負荷的時域上的特性，無法捕捉全面的暫態(tài)負荷特性，使這些方法無法區(qū)分哪些暫態(tài)特征擁有相近的頻譜分量，而這些頻譜分量在時域上分布不同的不同種電器負荷。上述問題影響了負荷識別精度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種非侵入式家用電器負荷識別方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種非侵入式家用電器負荷識別方法，包括以下步驟：

步驟1，基于極限學習機建立待監(jiān)測家庭的家用電器分類器；

步驟2，實時采集待監(jiān)測家庭用電總線上的電壓和電流，并檢測是否發(fā)生家用電器啟停事件；

步驟3，如果發(fā)生家用電器啟停事件，將實時采集的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)劃分為暫態(tài)數(shù)據(jù)序列和穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)序列。對暫態(tài)數(shù)據(jù)序列進行小波變換，獲取所述家用電器暫態(tài)過程的時頻譜特性，作為負荷暫態(tài)特征；對穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)序列進行FFT變換，獲取所述家用電器穩(wěn)態(tài)過程的頻譜特性，作為負荷穩(wěn)態(tài)特征。將負荷暫態(tài)特征和負荷穩(wěn)態(tài)特征組合成負荷特征向量；

步驟4，將所述負荷特征向量輸入所述家用電器分類器，得到發(fā)生啟停事件的家用電器的類別。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：