[发明专利]一种在寝室用电环境下的非侵入式负荷辨识方法

说明书

本发明公开了一种在寝室用电环境下的非侵入式负荷辨识方法，包括：使用电流高频采样装置采集单个用电设备的瞬时电流，并从中提取稳态电流；对稳态电流数据进行处理形成电流的特征值，计算有效值、均值和峰谷差；由有效值、均值和峰谷差形成每个设备的特征矩阵并组成系统标准矩阵；使用电流高频采样装置采集寝室进线的实际总瞬时电流；提取实际总瞬时电流的稳态电流数据，并由提取的稳态电流数据处理形成各设备电流的特征值，计算有效值、均值和峰谷差；由三个特征值形成实际运行特征矩阵，与系统标准矩阵组成矩阵方程；利用罚函数求解矩阵方程的最优解；本发明方法在用电设备较少或大多数用电设备处于稳态情况下时具有良好的辨识效果。

技术领域

本发明属于非侵入式负荷辨识领域，具体地说是一种在寝室用电环境下的非侵入式负荷辨识方法。

背景技术

非侵入式负荷辨识算法是实现非侵入负荷辨识的核心技术，其算法好坏直接影响辨识的准确度、速度，以及对硬件性能的要求。现有大多数非侵入式负荷辨识算法采用滤波、时域频域转换、智能算法等方法，应用场景多停留在居民用电环境中，其时间与空间复杂度较高，且对检测硬件具有较高要求，难以直接应用到寝室用电环境中，易造成时间、资源的浪费。而本发明的方法时间与空间复杂度较低，对检测硬件要求较低，易于应用于寝室用电环境，寝室用电作为一种特殊的用电环境，具有负荷数量少、负荷种类有限、管理需求高等特点。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术针对寝室用电环境的不足，提供一种针对用电设备种类单一且大多用电设备已知的寝室特定环境下，运用非侵入式设备通过基于罚函数的负荷辨识方法分析用电状况，该方法能在只测量稳态电流数据的同时保证方法的速度与正确率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

步骤1、使用电流高频采样装置采集单个用电设备的瞬时电流，并从中提取稳态电流。

步骤2、对步骤1中提取的稳态电流数据进行处理形成电流的特征值，计算有效值、均值和峰谷差。

步骤3、由步骤2得到的有效值、均值和峰谷差形成每个设备的特征矩阵并组成系统标准矩阵。

下面对实际测量的电流数据进行处理。

步骤4、使用电流高频采样装置采集寝室进线的实际总瞬时电流。

步骤5、提取实际总瞬时电流的稳态电流数据，并由提取的稳态电流数据处理形成各设备电流的特征值，计算有效值、均值和峰谷差。

步骤6、由步骤5中得出的三个特征值形成实际运行特征矩阵，与系统标准矩阵组成矩阵方程。

步骤7、利用罚函数求解矩阵方程的最优解。解只能为0、1构成的向量，对应元素为0表示负荷关闭，对应元素为1表示负荷开启，由此确定待识别负荷。

进一步的，步骤1中测量单个用电设备的瞬时电流i_z，在一定时间周期内判断下式是否成立：

(i_z-i_z-1)²δ

其中i_z和i_z-1是相邻的瞬时电流，δ是稳态判断阈值。

记录所有满足上式条件下的稳态电流i(k)，i(k)即为第k个采样点的稳态电流。1≤k≤K，其中K为满足上式条件下的稳态电流i(k)的总个数。

进一步的，步骤2中将利用公式