[发明专利]用于非侵入式电力监测的自适应负荷事件检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非侵入式电力监测的负荷事件检测方法。

背景技术

非侵入式电力负荷监测(Non-intrusive Load Monitoring，NILM)是一种新颖的负荷监测方式，相较传统的侵入式监测方式(为每个用电设备分别安装独立的传感器)，它具有安装维护方便、经济性好、可靠性高等优势^[1]。如图1，以单相系统为例，NILM只需在电力入口处(如居民小区电源总进口处、住户进线总开关处或工、商业负荷总线上)安装监测设备，然后通过采集和分析此处的负荷量测信息(如端电压和总负荷电流)来获得总负荷内部每个/类用电设备的用电信息(如工作状态，用电功率等)，进而可以了解负荷的用电规律。

NILM系统主要包括五部分，分别是：数据采集模块、数据预处理模块、负荷特征提取模块、负荷分解模块及存储器模块，如图1中框图所示。其中，负荷分解模块是NILM的核心，其前提是从总负荷量测信息中准确提取能够可靠标志每种用电设备工作状态的印记特征，由于用电设备的平稳运行过程和工作状态转换过程分别蕴含着性质不同的印记特征^[2]，因此，在负荷特征提取之前，需要进行负荷分段，即确定总负荷的过渡区段或稳态区段的起止点，以使得有区分地获取用电设备的过渡区段和稳态区段印记特征成为可能，这里总负荷的稳态区段内所有用电设备都处于平稳运行状态，过渡区段内至少包含一个用电设备的工作状态转换过程^[1]。显然，负荷分段结果的好坏会直接影响负荷分解模块的最终结果[1]-[4]。

通常，用电设备工作状态的转换过程被称为负荷事件，包括投入、关停和功率非零的工作状态间相互转换这三种过程，从而负荷事件检测可望实现负荷分段。已报道的用于NILM的负荷事件检测方法有作差法^[3]、GLR算法^[5]-[7]和基于滑动窗双边CUSUM的暂态事件检测算法^[8]。其中，作差法虽然具有检测总负荷各个过渡区段或稳态区段的起止点的功能，但是其抗负荷波动性较差，容易产生误检；GLR算法和基于滑动窗双边CUSUM的暂态事件检测算法的抗扰动性虽然较强，但是它们不能准确检测过渡区段终点或稳态区段起点，更适用于过渡区段长度相对于稳态区段长度较小或负荷事件较不频繁的场合。

参考文献：

[1]余贻鑫，刘博，栾文鹏；非侵入式居民电力负荷监测与分解技术[J].南方电网科技,2013,7(4):1-5。

[2]Liang J,Ng,Simon K K et al.Load Signature Study—Part I:Basic Concept,Structure,and Methodology[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2010,25(2):551-560。

[3]Hart,G W.Nonintrusive Appliance Load Monitoring[J].Proceedings of the IEEE,1992,80(12):1870-1891。

[4]Leeb S B,Shaw S R,Kirtley J Let al.Transient Event Detection in Spectral Envelope Estimates for Nonintrusive Load Monitoring[J].IEEE Transactions on Power Delivery,1995,10(3):1200-1210。

[5]Basseville M,Nikiforov I V.Detection of Abrupt Changes:Theory and Application[M].Prentice-Hall,1993:23-62。

[6]Hill R O.Applied Change of Mean Detection Techniques for HVAC Fault Detection and Diagnosis and Power Monitoring[D].Massachusetts Institute of Technology,1995。