[发明专利]一种利用二次约束的功率信号重构方法和系统

说明书

本发明的实施例公开一种利用二次约束的功率信号重构方法和系统，所述方法包括：步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；步骤102求取二次约束稀疏度P；步骤103求取二次约束矩阵A；步骤104求取重构后的信号序列S_new。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种功率信号的重构方法和系统。

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，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；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。同时，利用每个电器的用电信息，可获知用户的用电行为，这对于家庭能耗评估和节能策略的研究具有指导意义。

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。非侵入式负荷分解方法具有投入少、方便使用等特点，因此，该方法适用于家庭负荷用电的分解。

非侵入式负荷分解算法中，电气设备的开关事件检测是其中最重要的环节。最初的开关事件检测以有功功率P的变化值作为开关事件检测的判断依据，方便且直观。这是因为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。这种方法除了需要设置功率变化值的合理阈值，还需要解决事件检测方法在实际应用中存在的问题，例如某些电器启动时刻的瞬时功率值会出现较大的尖峰(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检测的判断；而且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。同时，功率信号在采集和传输过程中，相关的仪器设备的运行状态可能暂时处于异常状态，常会造成功率信号的缺失。

因此，开关事件检测过程中，所使用的实测功率信号常常不完整，利用这些不完整的功率信号是不能正确地进行开关事件检测的。因此如何有效地重构不完整的功率信号，是此方法能否成功的关键。现在常用的方法，对此问题重视不够，还未采取有效的措施解决此问题。

发明内容

如前所述，开关事件检测过程中，所使用的实测功率信号常常不完整，利用这些不完整的功率信号是不能正确地进行开关事件检测的。因此如何有效地重构不完整的功率信号，是此方法能否成功的关键。现在常用的方法，对此问题重视不够，还未采取有效的措施解决此问题。

本发明的目的是提供一种利用二次约束的功率信号重构方法和系统，所提出的方法利用了功率信号的连续性，通过二次约束性质区分功率信号和背景噪声。所提出的方法具有较好的信号重构性能，计算也较为简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种利用二次约束的功率信号重构方法，包括：

步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；

步骤102求取二次约束稀疏度P，具体为：判断归一化平均矩阵B的第n个特征值γ_n是否大于或者等于判断阈值ε₀，得到第一判断结果。如果所述第一判断结果显示所述第n个特征值γ_n大于或者等于所述判断阈值ε₀，则将所述第n个特征值γ_n加入到集合中，并将第n个逼近特征值赋值为γ_n；求取所述集合中元素个数并将所述元素个数赋值给所述二次约束稀疏度P。其中，所述归一化平均矩阵B的求取公式为：m₀为所述信号序列S的均值；N为所述信号序列S的长度；σ₀为所述信号序列S的均方差；所述判断阈值ε₀的值为n为特征值序号，所述特征值序号n的取值范围为n＝1,2,···,N；