[發明專利]一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法

在審

• 申請號: 202111487529.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114169435A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 王澍;徐藝文;董秀青;何念;鄭旭丹
• 申請（專利權）人: 福州大學至誠學院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06V10/764;G06V10/774;G06V10/40
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法，其特征在于，實現如下：

把一維電流幅值序列對應的諧波含有率序列通過格拉姆角場和遞歸圖的方法轉化為二維圖像，再利用基于CNN的圖像分類模型完成負荷類型識別的任務。

2.根據權利要求1所述的一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法，其特征在于，通過對周期性的非正弦波做傅里葉級數分解得到基波和各次諧波分量，公式如下：

其中，c₀表示直流分量，c_m表示m次諧波的幅值，mω表示m次諧波的角頻率，表示m次諧波的初相位；

諧波含有率是指諧波分量的均方根值與基波分量的均方根值之比，用百分數表示；h次電流諧波含有率公式如下：

式中，I_hrms表示h次諧波電流的有效值，i_k(k)表示k時刻h次諧波電流的瞬時值，簡化后等于電流基波峰值I_1m與諧波分量峰值I_hm之比。

3.根據權利要求1所述的一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法，其特征在于，將歸一化的一維序列數據從笛卡爾坐標系統轉換到極坐標系統，然后通過考慮不同點之間的角度和/差以識別不同時間點的內在相關性；做角度和對應實現方法是GASF，做角度差對應實現方法是GADF。

4.根據權利要求3所述的一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法，其特征在于，格拉姆求和角場GASF和格拉姆差分角場GADF定義如下：

其中，X為電流波形信號。

5.根據權利要求1所述的一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法，其特征在于，重構相空間，嵌入維數m和延遲時間τ的選取方式為：通過虛假最近鄰方法或者C-C算法計算嵌入維數m，通過平均互信息法和平均位移分析法計算延遲時間τ，然后進行相空間重構，得到如下矩陣：

相空間中，i時刻向量X_i和j時刻向量X_j的接近程度用D_ij＝||X_i-X_j||表示，通過計算以下公式來畫出遞歸圖：

R_ij＝Θ(ε-D_ij)

其中，ε是閾值，Θ(·)是Heaviside函數。

6.根據權利要求1所述的一種基于特征可視化的非侵入式負荷識別方法，其特征在于，CNN在圖像分類領域有著良好的表現，它通過提取不同層次的特征對樣本進行監督訓練，所述CNN模型具有一個輸入層、四個卷積層、兩個池化層、三個全連接層和一個輸出層。