[发明专利]一种基于弗雷歇距离的非侵入式电器识别方法

说明书

本发明公开了一种基于弗雷歇距离的非侵入式电器识别方法，解决了传统的功耗监测方法成本高、部署困难，早期非侵入式监测对硬件及算法的不足，本发明仅依赖电器稳态电流电压数据，对硬件要求低，只需要前期采集单设备的数据即可，样本数据不需要组合电器数据减少了数据采集量，算法简单可以很方便的集成到硬件设备中，易于推广。

技术领域

本发明涉及非侵入式检测系统下电器识别技术领域，尤其涉及一种基于弗雷歇距离的非侵入式电器识别方法。

背景技术

20世纪70年代，美国和一些欧洲国家为了提高家庭用电效率，实现节能减排，开始了对家庭能耗进行研究。近年来，随着传感技术、信息通信技术、控制技术的发展，特别是智能电网的兴起，家庭能源管理系统的任务也在增加，而实现这一任务的前提就是对各种电器进行有效的监测。电力负荷监测对家庭和电力公司等都具有重大的意义，对于家庭而言：可以清楚了解每类电器的用电情况，并据此调整用电习惯以达到节能的目的；对电力公司而言：可以了解各地区的用电，并据此制定不同的套餐，实现电力的合理配置，达到资源的最大化利用。

目前电力负荷监测可以分为两种：

传统的侵入式检测，通过给各类电器增加相应传感器分路实现计量，进而实现的总电器的功耗监测，其投入较大，容易对电器的正常运转造成干扰，过多的线路接入使得用户接受程度也不是很好。

早期提出的非侵入式检测功耗，基于电器类别单元电流，只能对类别进行分解，不能细化到具体电器。而且大多依赖于电器的暂态特征数据，对硬件要求高，成本也就相应的提高了，对不利于产品的推广；而且其中的一些算法过于复杂不方便集成到硬件设备中，训练数据过多前期需要花费大量的人力成本。

发明内容

针对传统的功耗监测方法成本高、部署困难，早期非侵入式监测对硬件及算法的一些依赖，本发明提供一种非侵入式系统下，通过弗雷歇距离对研究对象电器进行识别的方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于弗雷歇距离的非侵入式电器识别方法，包括：

步骤1、选取常用家庭用电负荷作为研究对象，分别采集每种电器n个周期的电流电压幅值数据和基波电流有效值；计算每种电器的电流幅值最大值和最小值以及差值s1、电流有效值的最大值和最小值等数据；对电压进行相位对齐找到对应的电流起点并截取m个周期的电流幅值数据；

步骤2、配置算法的参数：确定每种电器参数取值大小；

步骤3、算法运行，获取实测数据n个周期的电流电压幅值数据和基波电流有效值；计算电流幅值最大值和最小值以及差值s2；对电压进行相位对齐找到对应的电流起点并截取m 个周期的电流幅值数据；

步骤4、根据电器取值大小生成解空间，电器数量解对应电器的名称，顺序固定；

步骤5、遍历解空间变换得到的电器数量，计算该电器数量解下电器电流幅值的最大值与最小值等参数数据，并从步骤1中找到对应电器的电流有效值，计算总的电流有效值并得到各电器的电流占比；根据电流占比得到m周期内各点新的电流幅值数据；

步骤6、根据步骤3得到的参数数据与步骤5的参数数据进行对比，计算步骤5得到的电器数量解是否可行，如可行执行步骤7；不可行则返回一个固定值标记该解无效，继续遍历执行步骤5，如果所有解均无效则执行步骤8；

步骤7、根据步骤3实测获取的电流幅值数据与步骤5计算得到的电流幅值数据，可以转换为2条曲线y1，y2的相似度判断，这里采用弗雷歇距离作为算法适应度函数的计算，首先计算y1上的某点与y2所有点的差值绝对值并取最大值Max，然后计算y1剩余点与y2所有点的差值绝对值V，取V与Max中的最小值即为适应度，列表L保存该解的适应度及对应的解；