[發明專利]一種非侵入式負荷事件兩階段自適應檢測方法

有效

• 申請號: 202110984291.2
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113687164B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 欒文鵬;劉子帥;劉博;余貽鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種非侵入式負荷事件兩階段自適應檢測方法，包括：基于離群點分析利用原始負荷總功率數據計算得到每一時刻的自適應閾值，以動態自適應于電氣信號穩態區段的波動程度，用于判定負荷事件的發生與否；通過改進邊緣檢測方法及鄰近負荷事件分割方法進行第一階段的階躍型負荷事件檢測；以負荷總功率數據中階躍型負荷事件以外的各區段信號為檢測對象，利用滑動平均與滑動t檢驗相結合的方法進行第二階段的長暫態型負荷事件檢測；匯集上述兩階段檢測到的所有事件并逐一篩查，將起止點功率差小于自適應閾值的負荷事件認定為偽負荷事件并將其剔除，從而完成負荷事件自適應檢測。

技術領域

本發明屬于非侵入式負荷監測的負荷事件檢測領域，尤其涉及一種非侵入式負荷事件兩階段自適應檢測方法。

背景技術

在“碳達峰、碳中和”戰略目標的統一部署下，我國智能電網的建設持續深入推進。作為智能電網高級量測領域的一項重要技術，非侵入式負荷監測^[1](Non-intrusive LoadMonitoring，NILM)僅通過對負荷用電總量數據的分析便可獲取用戶內部每個(主要)電器的用電信息，可為采取系列能效升級、節能減排舉措提供實施依據，從而助力于“碳中和”目標的實現。現有NILM方法按照實現原理的不同，通常可劃分為事件法和非事件法兩種^[2]。

負荷事件檢測是基于事件的NILM方法的基礎環節。其中，負荷事件是電器工作狀態的轉換過程，包括電器的開啟、關停以及功率非零工作狀態之間的切換。通過負荷事件檢測可將負荷用電總量數據的暫態區段與穩態區段進行劃分，據此可提取電器的暫態和穩態特征^[1]。因此事件檢測的準確性直接關系到后續負荷特征提取的精確性，從而影響最終電器狀態辨識與負荷分解的效果。然而，目前絕大多數已報道的關于NILM的研究并不能完美解決負荷事件檢測問題，其面臨的主要困難和挑戰為：

(1)檢測效果對幅值閾值較為敏感。多數文獻^[1][3]采用固定閾值執行負荷事件檢測，當閾值設置過小，由噪聲或電器運行特性所導致的電氣信號波動容易被誤檢測為事件；當閾值設置過大，功率較小的電器的負荷事件容易被漏檢。

(2)難以檢測到不同負荷事件完整的暫態過程。一些方法檢測到的往往是負荷總信號時間序列中的單一變點^[4]，只能判定負荷事件的發生的大致時刻^[5]。然而，事件檢測只有實現暫態區段的完整捕捉，即確定其開始和結束時刻，才能進一步實現相應暫態特征的完整表達與穩態特征的準確提取。

(3)難以將鄰近的不同事件(Simultaneous events)相互分離。鄰近負荷事件指相隔時間非常短的不同負荷事件，現有文獻的設計方法多基于開關連續性原則^[1](SwitchContinuity Principle)的理論假設，認為很短的時間間隔里只有一個事件發生，因此會直接將鄰近負荷事件檢測為一個事件。尤其對于利用滑動窗的事件檢測方法^[3][6][7]來說，理論上其無法分辨時間間隔小于窗口長度的不同事件。

因此，為了解決上述問題，亟需一種能自適應于背景噪聲或電氣信號波動情況，且可將不同類型負荷事件暫態過程檢測完整的非侵入式負荷事件檢測方法。

[參考文獻]

[1]G.W.Hart.Nonintrusive appliance load monitoring[J].Proceedings ofthe IEEE,1992,80(12):1870-1891.

[2]K D Anderson,M E Bergés,A Ocneanu,et al.Event detection for NonIntrusive load monitoring[C].2012-38th Annual Conference on IEEE IndustrialElectronics Society,Montreal,2012:3312-3317.