非侵入式電器識(shí)別算法的研究.pdf

1、對(duì)于電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展，負(fù)荷監(jiān)測(cè)具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的負(fù)荷監(jiān)測(cè)方法一般是在每個(gè)負(fù)荷配電輸出端，安裝傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備，這種侵入式的負(fù)荷監(jiān)測(cè)方法在安裝和維護(hù)方面需要大量的時(shí)間和金錢，且硬件維護(hù)成本較高。因此，研究人員提出非侵入式負(fù)荷監(jiān)測(cè)(NILM)方式，只需要在電力入口處安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過監(jiān)測(cè)人口處的電壓、電流等信號(hào)就可以分解得到系統(tǒng)內(nèi)單個(gè)負(fù)荷類別和運(yùn)行情況。對(duì)于能源提供者來說，NILM有助于電力提供方了解用戶的負(fù)荷構(gòu)成，用電習(xí)慣和能

2、源使用情況，加強(qiáng)負(fù)荷用電的監(jiān)測(cè)和管理，合理安排負(fù)荷的使用時(shí)間，調(diào)節(jié)峰谷差、降低輸電損耗等;單從技術(shù)本身考慮，有助于改善電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度，為負(fù)荷監(jiān)測(cè)的仿真分析、系統(tǒng)規(guī)劃提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);對(duì)于電力用戶來說，通過NILM可以對(duì)負(fù)荷能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，減少不必要的能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
　　家用電器用電情況在線監(jiān)測(cè)是在智能電表中加入非侵入式家用電器用電監(jiān)測(cè)模塊，為滿足在線用電管理提供有效且全面的數(shù)據(jù)支持。本文從三個(gè)方面進(jìn)行非

3、侵入式負(fù)荷識(shí)別的簡(jiǎn)單研究，首先根據(jù)空調(diào)負(fù)荷在夏季是家用負(fù)荷用電的主要耗能元件，基于k-means算法的改進(jìn)應(yīng)用于空調(diào)負(fù)荷的分解，使用邊緣檢測(cè)和k-means聚類方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，利用數(shù)據(jù)確定空調(diào)行為的關(guān)鍵參數(shù)，這個(gè)參數(shù)用于確認(rèn)空調(diào)的啟停事件;其次提取負(fù)荷電流參數(shù)，選用電流最大值、平均值和均方差作為負(fù)荷識(shí)別特征參數(shù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的識(shí)別。負(fù)載啟動(dòng)瞬態(tài)電流波形可以被獲取到，激勵(lì)瞬態(tài)特性的幾個(gè)數(shù)值提取自獲取到的與三個(gè)特性參數(shù)相關(guān)的瞬態(tài)電流波形，提

4、取到瞬態(tài)特性參數(shù)，將其進(jìn)行訓(xùn)練完善，標(biāo)識(shí)為負(fù)荷識(shí)別特征參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行仿真驗(yàn)證識(shí)別效果;最后，根據(jù)提取到的電流、電壓波形，計(jì)算負(fù)荷的多特征參數(shù)，加權(quán)賦值法來完成負(fù)荷類型的匹配，選擇用電負(fù)荷仿真，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入識(shí)別算法，驗(yàn)證算法的準(zhǔn)確性與可應(yīng)用性。具體工作如下:
　　(1)首先檢測(cè)到負(fù)荷的啟停，根據(jù)電流波形的差分，獲得投切負(fù)荷的波形圖，之后對(duì)每個(gè)電流周期強(qiáng)度進(jìn)行差分運(yùn)算，得到總的瞬態(tài)時(shí)間，進(jìn)而提取到該時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷電流的最大值、平均值和

5、均方差作為負(fù)荷識(shí)別的參數(shù)設(shè)定。提取多負(fù)荷的這三個(gè)瞬態(tài)識(shí)別參數(shù)，進(jìn)而可仿真驗(yàn)證算法準(zhǔn)確性。
　　(2)研究家用電器的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特征，提取家用電器的多特征參數(shù)。以16種家用電器作為參照設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采樣穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電壓、電流波形數(shù)據(jù)，計(jì)算其多特征參數(shù)，建立特征參數(shù)模型庫(kù)作為電器類型辨識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　(3)提出家用電器類型辨識(shí)算法。選取參照電器以外的某種電器進(jìn)行仿真識(shí)別，將電壓電流波形數(shù)據(jù)帶入辨識(shí)過程進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果證明該辨識(shí)算法