[發明專利]一種基于分段線性近似算法的變頻空調非侵入式辨識方法

有效

• 申請號: 202011033420.1
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112345824B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 陳卓;陳駿星溆;徐先勇;田建偉;程浩軍
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R21/06
• 分類號: G01R21/06;G01R21/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種基于分段線性近似算法的變頻空調非侵入式辨識方法，包括采集電流序列與電壓序列進行快速傅里葉變換、計算實時有功功率與實時無功功率；擬合有功功率曲線為多段折線段，計算有功功率、無功功率曲線對應的電氣特征量；若檢測到有功功率上升階躍，且滿足有功功率抬升倍率小于給定閾值，不存在無功功率階躍，則進行變頻空調啟動判定；否則判定為其他電器啟動，若檢測到有功功率下降階躍，綜合前述步驟信息判定變頻空調或是其他電器關閉。本發明能從總負荷波形中準確、快速的分析辨識出用戶內部的變頻空調，擴充了非侵入式負荷辨識算法可辨識電器種類，為支撐雙向互動服務與智能用能服務提供了數據基礎。

技術領域

本發明涉及智能用電檢測技術領域，具體涉及一種基于分段線性近似算法的變頻空調非侵入式辨識方法。

背景技術

作為堅強智能電網的關鍵環節之一，“智能用電”和“綠色用電”技術近年來得到迅速發展。中發9號文件明確提出，積極開展需求側管理和能效管理，通過運用現代信息技術、培育電能服務、實施需求響應，促進供需平衡和節能減排。在電力需求側，隨著我國城鎮居民生活水平的提高，居民用電占全社會用電的比重越來越高。2019年，中國城鄉居民生活用電量10250億千瓦時，同比增長5.7％，僅低于第二產業用電量。因此，家庭用電負荷的分析變得尤為重要。然而，以電網視角來看，用戶負荷是一個未知的黑箱子，通過電表計量僅可以采集用戶的總耗電量，滿足最基本的電量計費需求，難以對家庭內部的負荷類型和各負荷用電情況進行感知，嚴重制約了客戶感知能力、優質服務能力和價值挖掘能力的提升。

居民用電負荷的在線監測是實現用電行為感知的基礎，它有助于了解家庭內不同時段電器設備的具體能耗情況。傳統的負荷監測采用侵入式設計，在用戶內部各電器接口安裝配備通信模塊的傳感器或智能插座以收集和傳輸用電信息。該方案雖對電器負荷狀況監測準確可靠，但其存在成本較高、可拓展性差、用戶隱私干涉等問題，難以推廣應用。非介入式負荷監測通過在用戶入口處安裝傳感器，采集總電流和端電壓，利用負荷分解算法對總負荷波形進行分解，從而獲得每個或每類電器的用電功率和工作狀態。

在負荷組成中，空調負荷占比極高。部分地區夏季空調用電負荷已經占到最高負荷的30％左右，造成夏季電網的峰谷差被進一步拉大，空調用電造成的短時電量缺額甚至對電網的安全穩定運行產生了影響。因此，空調負荷運行狀態的感知是負荷分解算法的基礎。申請號為201611063341.9的中國專利文獻公開了一種基于電流二次諧波與無功的非變頻空調非侵入式辨識方法，但變頻空調與非變頻空調有著截然不同的負荷特性，因此該方法并不適用于辨識變頻空調。如何實現準確、有效、快速辨識變頻空調的運行，已經成為一項亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種基于分段線性近似算法的變頻空調非侵入式辨識方法，本發明考慮變頻空調在啟停及運行過程中的功率曲線具有連續變狀態的特性，采用分段線性近似表征連續狀態變化，能夠實現變頻空調的非侵入式辨識，大幅提升了變頻空調負荷辨識的精確度、準確度和辨識速度。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于分段線性近似算法的變頻空調非侵入式辨識方法，包括：

1)獲取用戶供電入口處采樣得到的電流序列I(t)與電壓序列U(t)；

2)對指定長度的電流序列I(t)和電壓序列U(t)進行快速傅里葉變換，提取電流、電壓對應的頻域諧波特征，計算得到實時有功功率序列P(t)、實時無功功率序列Q(t)；