[发明专利]一种用于负载开关事件检测的脉冲噪声滤除方法

说明书

本发明提供了一种用于负载开关事件检测的功率信号噪声滤除方法，用于解决现有技术中常用的噪声消除设备无法有效地滤除具有非平稳性和非高斯特性噪声的问题。所述功率信号噪声滤除方法，包括：输入实测的功率信号；将所述实测的功率信号进行分段并将数据重新排列为矩阵；对功率信号矩阵的变换；迭代前矩阵初始化；初始化完成后对矩阵进行迭代计算并得到滤除了脉冲噪声的矩阵并进一步转换为功率信号。通过对功率信号矩阵的变换，处理功率信号的稀疏性，有效地滤除功率信号中的脉冲噪声，同时对有用的功率信号实现高保真，不会破坏功率信号的阶跃特性，方法简单易行，计算速度快，从而可以进行精确的开关事件检测，对家庭用电负荷进行精确地分解。

技术领域

本发明属于电力检测与分析技术领域，具体涉及一种用于负载开关事件检测的脉冲噪声滤除方法。

背景技术

随着智能电网的发展，家庭用电负荷的分析变得越来越重要。通过用电负荷的分析，电力部门可以获得更详尽的用户用电信息，并可以提高用电负荷预测的准确度，为电力部门提供统筹规划的依据；家庭用户可以及时获得每个电器的用电信息，以及电费的精细化清单。当前用电负荷分解主要分为侵入式负荷分解和非侵入式负荷分解两种方法。非侵入式负荷分解方法不需要在负荷的内部用电设备上安装监测设备，只需要根据用电负荷总信息即可获得每个用电设备的负荷信息，投入少、方便使用，适用于家庭负荷用电的分解。非侵入式负荷分解算法中，电气设备的负载开关事件检测是其中最重要的环节。任何一个用电设备的运行状态发生变化，其所消耗的功率值也必然发生改变，并且该改变也将会在所有电器所消耗的总功率中体现出来，常用的开关事件检测以有功功率P的变化值ΔP作为事件检测的判断依据。图1所示为现有技术中家庭用电负荷的能量分解模拟示意图。

这种方法需要设置功率变化值的合理阈值，同时存在以下问题：某些电器启动时刻的瞬时功率值会出现较大的尖峰，即脉冲噪声(例如，马达启动电流远大于额定电流)，会造成电器稳态功率变化值不准确，从而影响对开关事件的判断；不同家用电器的暂态过程或长或短(脉冲噪声的持续时间和发生频率相差较大)，因此功率变化值的确定变得较为困难；由于电能质量的变化(如电压突降)有功功率会出现突变的情况，这样很可能会出现误判。图2是通过现有技术中的开关事件检测设备及常用的检测算法实测的功率信号(也可称为功率数据序列)，可以看到信号中脉冲噪声的分布情况，在所示的功率序列中脉冲噪声的强度很大，虽然真正的开关事件只有一个，却检测出3个开关事件。因此，开关事件检测过程中，滤除功率信号的脉冲噪声是很重要的一步。

现有技术中常用的噪声滤除设备是低通滤波器和中值滤波器。低通滤波器对平稳性和符合高斯定律的噪声有很好的消除效果，但是对非平稳性和非高斯特性的噪声消除效果较差。日常生活中非线性电器的应用越来越多，例如使用马达的果汁机、咖啡机和豆浆机等，背景噪声中出现了越来越多的脉冲噪声。此类脉冲噪声瞬时功率大，呈现出较为明显的非平稳性和非高斯特性，采用现有技术中常用的噪声消除设备，无法有效地滤除功率信号的脉冲噪声，同时无法保真有用的功率信号，难以精确的进行开关事件检测，无法进行精细的电力分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于负载开关事件检测的功率信号脉冲噪声滤除方法，针对脉冲噪声的非平稳性和非高斯特性，有效地滤除功率信号中的脉冲噪声，同时对有用的功率信号实现高保真，不会破坏功率信号的阶跃特性，方法简单易行，计算速度快，从而可以进行精确的开关事件检测，及家庭用电负荷的精确分解。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于负载开关事件检测的脉冲噪声滤除方法，所述方法包括：通过对功率信号矩阵的变换，处理功率信号的稀疏性。

进一步地，所述方法还包括如下步骤：

对功率信号矩阵的变换前：

步骤S1，输入实测的功率信号；

步骤S2，将所述实测的功率信号进行分段并将分段后的数据重新排列为功率信号矩阵；

对功率信号矩阵的变换后：