[发明专利]一种非侵入式用电负荷的分解方法

说明书

本发明公开了一种非侵入式用电负荷的分解方法，这种方法成功将非侵入式电表中的数据分解出来，方便用户了解自家用电器的耗电情况，有助于电网公司管理、调节各家庭用电的情况。其技术方案主要包括：使用支持向量机和最近邻算法判别出单一未知设备的类别，使用线性叠加的穷举算法判别出已知设备组中每个设备的用电状态，建立用电特征库结合穷举算法可以判别出未知设备组的设备工作状态。

技术领域

本发明专利涉及一种新型的非侵入式家庭用电的负荷分解方法，该方法可以对非侵入式电表记录的家庭用电情况进行分析，尤其针对未知用电设备的判别、已知用电设备组未知操作状态的判别提出一种新的判别方法。

背景技术

区别于常规的连接在入户线上的电能表只能获得总能耗数据，电力分项计量可以对连接到入户线后的建筑物内各个用电设备所消耗的电能进行独立计量。电力分项计量对于电力公司准确预测电力负荷、科学制定电网调度方案、提高电力系统稳定性和可靠性有着重要意义；对用户而言可以帮助用户了解用电设备的使用情况、提高用户的节能意识、促进科学合理用电。基于非侵入式负荷计量技术的用电分析计量具有简单、经济、可靠和易于迅速推广应用等优势，更加适用于居民用户。就像人类的声纹、指纹等生物特征具有唯一性可以用来实现个体识别一样，不同种类和型号的用电设备在运行过程中产生的电压、电流以及谐波等时序数据中也有相对稳定的较为显著的特征，称之为用电设备的负荷印记。而根据用电设备运行的过程，又可将数据分为暂态数据和稳态数据两大类，其中暂态数据主要指设备启动、设备停止、设备模式切换时的状态数据，稳态数据主要指设备稳定运行时的状态数据。利用暂态稳态特征和相应的负荷印记，可以判别非侵入式电表中每个用电器的负荷状态。

发明内容

本发明所解决的是从一个家庭用非侵入式电表中分解出每个用电器的用电曲线的变化，在未知设备、未知设备状态和未知设备与未知设备状态三种情况下，分别分析出每种情况下的设备类型与实时状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种非侵入式用电负荷的分解方法，包括以下步骤：

第一步，在已知各设备的用电数据的基础上，对各个设备的用电特征进行分析，从而将各种用电设备按照用电量的变化情况分类为连续变化用电设备、多状态变化用电设备和不规则变化用电设备，并借由已知数据分析出每个用电设备的瞬时用电功率；

第二步，在已知所有设备的用电量的特征的基础上，对未知设备的用电数据进行分析，通过该未知设备的用电数据特征从而使用支持向量机判别出该未知设备从属于哪一种已知设备的类型，进一步分析出该未知设备是什么设备；

将家庭用电器按照其用电曲线的特征分类为启停二状态设备、有限多状态设备、连续变状态设备。将家庭中可能出现的典型电器进行分类，针对所述的判别一个新的未知设备的问题，将该未知设备的用电负荷曲线与已经分类的典型用电器用电曲线进行比对，利用支持向量机和最近邻算法进行耦合分类，可以得出该未知设备最可能的设备类型，再利用设备的电压电流轨迹图对判别结果进行验证，从而可以较精准地得到未知设备的判别结果。

第三步，在判断出未知单一设备的基础上，对于已知设备组而未知设备组设备的操作流程的组合数据进行分析，根据流过非侵入式电表的组合数据，可以使用线性叠加的穷举方式分解出每一个设备的实时用电量，从而通过实时用电量的变化情况分析出该组合数据的每个设备的操作过程；

因为一个设备组中电流和功率为线性叠加的关系，所以将设备组中每个设备的状态数据利用穷举的方法叠加起来即可判别该设备组各设备处于某状态。

第四步，在已知每个设备用电特征的情况下，提取未知设备组的用电负荷特征，从而形成未知设备组的用电特征库。使用该库中的暂态信息和稳态信息对该未知设备组的设备进行判别，将设备先判别出来再进行C步骤的操作分析。