[發明專利]一種中壓配電網設備負荷狀態辨識方法

有效

• 申請號: 202011343642.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112636328B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉謀海;任浪;黃瑞;周綱;楊茂濤;胡軍華;陳浩;吳志勇;賀星;劉治國;楊靜
• 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供電服務中心（計量中心）;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;胡君

本發明公開一種中壓配電網設備負荷狀態辨識方法，包括：S1.選取用于表征待辨識設備負荷狀態的狀態特征；S2.獲取待辨識設備在辨識測量點處的用電數據并進行特征提取，得到多維特征序列；S3.將狀態特征分別與提取的各特征序列進行差分計算，得到差分后特征序列，分別計算差分后特征序列中兩兩之間的相關系數，篩選出所需的特征序列；S4.將篩選出的特征序列重映射為二維多通道矩陣；S5.使用深度卷積神經網絡對二維多通道矩陣進行模型訓練，得到預測模型；S6.使用預測模型對待辨識設備的實時負荷狀態進行辨識。本發明僅需少量的訓練樣本即可實現設備負荷狀態辨識，具有實現方法簡單、辨識精度以及效率高等優點。

技術領域

本發明涉及中壓配電網設備監測技術領域，尤其涉及一種中壓配電網設備負荷狀態辨識方法。

背景技術

非侵入式負荷監測(non-intrusive load monitoring，NILM)是指在用戶用電入口處安裝測量設備，采集電壓、電流、頻率、功率等電力數據，并將其分解為獨立設備的用電狀態，用電電量等信息的方法。根據負荷監測得到的用戶用電行為信息，可為電網公司的調度，需求響應等高級用電策略制定提供依據，也可為用戶自我制定合理的用電規劃提供參考。

非侵入式負荷監測(NILM)是智能用電行為辨識中的關鍵組成部分?，F有技術中，非侵入式負荷監測可以從使用的特征類型與算法類型兩個角度對其進行分類，從特征角度，可以分為穩態度量(電壓，電流，諧波等有效值數據)、暫態度量(電壓電流等暫態波形數據)兩大類。在其中，最典型的穩態度量是按有功功率與無功功率構成的復功率平面上，進行聚類對設備進行分類的方法，在此基礎上還可以增廣穩態電流、暫態電流等典型負荷特征，進行降維后形成負荷空間，并在負荷空間中進行設備的劃分，或者使用諧波特征進行負荷的分類。但是該類基于諧波的方法僅是對于部分設備可區分特征的經驗性總結，缺乏可拓展性。

另一類基于暫態波形的負荷辨識方法，一般基于每周波高達幾十次至幾百次不等的高頻率采樣與存儲，在這種高頻采樣的情況下，很容易分辨出不同設備的特定波形與振幅特點，但是高頻采樣會對通信、存儲與計算帶來巨大的壓力。通過將高頻測量轉化后形成新特征可以解決該問題，如基于傅立葉變換的特征表達、基于小波的特征表達、基于高斯濾波與工業檢測累加求和的邊緣檢測方法以及基于V-I曲線的特征表等，但是對這些特征的轉化計算往往無法在測量同時完成，實質上這仍然無法規避高頻采樣帶來的巨大存儲與通信壓力。

相對的，大多數較高等級的電能質量分析設備具備符合IEC 61000-4-30標準的測量，其中包括高頻諧波的幅值、相角等高層次的信息，并且其相對的分析頻率比高頻測量要低得多。因此基于IEC 61000-4-30標準測量的負荷辨識方法有望成為一個合理的，介于高頻采樣與低頻采樣中的兼具高表達能力與低存儲壓力的合理表達方式。但是基于IEC61000-4-30的測量往往會帶來巨大的特征空間，以日置的某型號電能質量分析儀為例，對三相電的測量而言，其可以每秒生成高達3537種特征。極高的特征維度為下游的算法帶來了表征的困難，并且顯然的會產生維度災難，使得下游的算法面對的數據過于稀疏，降低算法的效率。

由于中壓配電網下的負荷同時接入種類繁多，并且多具備變頻功能，不具備恒功率特性，且有功功率與無功功率的變化范圍十分廣泛，會呈現復雜的負荷狀態，要直接對設備進行建模分析非常困難，現有技術中的聚焦于家庭中的負荷辨識方法難以直接應用在中壓配電網中。因此亟需提供一種適用于中壓配電網設備的負荷狀態辨識方法，以解決維度過高的問題，提高設備負荷狀態的辨識效率以及精度。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種實現方法簡單、辨識精度以及效率高的中壓配電網設備負荷狀態辨識方法，僅需少量的訓練樣本即可實現設備負荷狀態辨識，解決傳統辨識方法維度過高的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種中壓配電網設備負荷狀態辨識方法，包括：