[发明专利]一种面向用户用电行为感知分析的VI波形特征提取方法

权利要求书

1.一种面向用户用电行为感知分析的VI波形特征提取方法，其特征在于包括以下步骤：

1)用电总负荷数据采集；

通过录波仪对单电器的电压、电流数据进行采集，并获取绘制的VI轨迹曲线；

2)数据预处理；

数据预处理包括电流、电压标准化；电流电压标准化通过电流、电压信号分别除以其均方根实现；将标准化处理后的电流电压数据，以电压为横坐标轴，电流为纵坐标轴，绘制电流电压V-I轨迹曲线；

3)V-I特征提取；

对采集数据预处理后，利用预处理后的电压电流信号做出V-I轨迹区域并对轨迹区域提取特征值；

4)获取特征数据集并存储形成特征库以为用户负荷识别提供数据支持；

特征数据集包括：封闭区域、平均曲线的畸变度、自相交点的数量、平均曲线中段的坡度、循环方向；

当需要负荷识别时，通过使用有监督或无监督分类算法，获取VI波形特征数据，对用户用电行为感知进行分析。

2.根据权利要求1所述的一种面向用户用电行为感知分析的VI波形特征提取方法，其特征在于：在步骤2)中，电流电压标准化计算公式为：

v_norm(n)＝v_n/V_rms(1≤n≤N) (2)

i_norm(n)＝i_n/I_rms(1≤n≤N) (4)

式中：N为采集到的轨迹曲线中的点的总个数，V_rms为VI轨迹曲线中的电压的均方根，V_norm(n)为电压v＝v_n时的标准电压，I_rms为VI轨迹曲线中的电流的均方根，i_norm(n)为电流i＝i_n时的标准电流。

3.根据权利要求2所述的一种面向用户用电行为感知分析的VI波形特征提取方法，其特征在于：在步骤3)中，VI波形特征提取包括：

301)封闭区域：

式中：A_norm为V-I轨迹曲线覆盖的面积，V_L为曲线中电压的最小值，V_R为曲线中电压的最大值，v_n为介于电压最小值和最大值中的任意一点电压值，i_nu为轨迹曲线中电压v_n对应的两个电流值中较大的电流值，i_nd为轨迹曲线中电压v_n对应的两个电流值中较小的电流值；

302)平均曲线的畸变度：

式中：m_n为v_n处轨迹曲线的电流平均值；

将VI轨迹曲线的首尾坐标相连，获得一条直线，其直线方程如式(7)所示：

式中：I_L为V_L处轨迹曲线的电流值，I_R为V_R处轨迹曲线的电流值；

DMC＝max(|m_n-i_n′|) (8)

式中：DMC为平均曲线的畸变度；

303)自相交点的数量：

获取VI轨迹曲线中自交点的数量N_ip；

304)平均曲线中段的坡度：

平均曲线中间段近零点的坡度可以表征用电设备的电力-电子特征，用于将，此处用平均曲线近零点切线与V轴之间的角度的正切表示，公式如(9)所示：

式中：θ为VI轨迹曲线的平均曲线近零点切线与V轴之间的角度，为平均曲线近零点的电流值为靠近零点右侧点的电流值；

305)循环方向：

“循环方向”指VI轨迹的逆时针或顺时间的平均曲率，且顺时针曲率指总电容负载行为，逆时针曲率指总电感负载特性，曲率的计算模型如下：

式中：k_n为VI轨迹曲线任意一点的曲率，i_n、i_n+1、i_n+2分别为v＝v_n、v＝v_n+1、v＝v_n+2时对应的电流值。