[发明专利]基于不同Prony方法的电器指纹特征提取方法

说明书

本发明属于非侵入式负载监控技术领域，具体为基于不同Prony方法的电器指纹特征提取方法。本发明利用设备运行时呈现唯一特性的一些特征量作为设备的电器指纹，用来描述设备的电流或电压波形等所呈现的不同模式。提取针对非侵入式负载监控获得的聚合负载信息，采用五种Prony方法来进行电器指纹提取，从而获得电路负载的瞬态(指数式阻尼)和稳态(谐波信息)特性，采用负荷分解的手段分离出每个负载的电器指纹；确定连接到某个电力总线的设备的个别能耗，测量该总线单个点上的电能变化。本发明能够帮助更好的处理电路负载信息，实现更好的能源调度和对电路中设备的管理。

技术领域

本发明属于非侵入式负载监控技术领域，具体涉及基于不同Prony方法的电器指纹特征提取方法。

背景技术

非侵入式负载监控应用于电网可以预测各种负荷曲线，用来进行电网的调度，减少不必要的资源浪费；面向家庭用户可以获知家用电器的用电情况，实现更好的居家用电管理和实现更多的节能手段。

非侵入式负载监控主要通过电力入口处的各项特征(如电流、电压等)确定连接到某个电力总线的设备的个别能耗，测量该总线单个点上的电能变化，而定义负载或设备的电器指纹以及如何进行提取是非侵入式负载监控最关键的两个阶段。为了正确地提取电器指纹，有必要提取一组可以通过常规测量获得的一般特征量来表征设备的电器指纹，而当前获得的设备负载信息都是聚合信息，因此如何分离每个负载的功率信号，提取其特征是应该解决的问题之一。

对电路设备的电器指纹进行提取的方法可以分为稳态、瞬态或两种方法，稳态提取方法不易受到噪声的影响，负载的瞬态特征可以携带更多的鉴别信息，从而提高分类和识别的准确率，因此需要采用结合两种状态的提取方法。

发明内容

针对现有技术对表征电器指纹的特征量较多，难以建模数据以及如何结合两种状态的提取方法进行电路负载特征的分离提取等问题，本发明提供一种基于不同Prony方法的电力指纹特征提取方法。

本发明利用设备运行时呈现唯一特性的一些特征量作为设备的电器指纹，用来描述设备的电流或电压波形等所呈现的不同模式。提取针对非侵入式负载监控获得的聚合负载信息，采用五种Prony方法来进行电器指纹提取，从而获得电路负载的瞬态(指数式阻尼)和稳态(谐波信息)特性，采用负荷分解的手段分离出每个负载的电器指纹。

其中，利用Prony方法中的分量如指数阻尼、频率、相位和振幅作为特征量，使用指数阻尼的线性组成来对输入数据进行建模，主要分为三个基本步骤：确定拟合可用数据的线性预测参数，估计指数级的阻尼和正弦频率，估计指数振幅和正弦初始相位，实现基于瞬态(指数式阻尼)和稳态(谐波信息)特性的五种不同的提取方法，从而解决上述技术中存在的困难。该方法是基于Prony方法能够用一组指数项的线性组合来拟合等间距采样数据，从而可以从中分析出信号的幅值、相位、阻尼因子、频率等信息来实现电器指纹的提取。

本发明提供一种基于不同Prony方法进行电器指纹提取的方法，具体步骤为：

步骤1：获取聚合负载信息，进行数据预处理；

步骤2：根据Prony方法，使用指数阻尼的线性组成来对输入数据进行建模；

步骤3：确定拟合可用数据的线性预测参数，计算后续需要利用的系数a[m]以及基础参数集ba_k；

步骤4：计算指数级的阻尼、正弦频率指数，计算振幅以及正弦初始相位等数据；

步骤5：对不同波形进行分类处理，提取电器指纹。

下面对各步骤，作进一步介绍

步骤1.进行数据预处理

非侵入式负载监控应用于电力入口处，能够获得聚合负载信息，现阶段对电力设备的负载信息进行电器指纹的提取，所采用的方法主要可以分为稳态、瞬态以及这两种方法的组合。