[发明专利]一种基于电流空间轨迹的无监督非侵入式电视机辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于电流空间轨迹的无监督非侵入式电视机辨识方法，本发明中按照电力消耗模式将电视机分为功率波动型和功率稳定型两种，按照电视机启动暂态过程中的功率变化波形将电视机分为阶跃启动型和长启动暂态型两种；并包括以下步骤：步骤一、基于功率波动区段的划分及波动特性计算结果进行功率波动型电视机预判；步骤二、采用动态变点检测的方法进行负荷事件检测；步骤三、电视机负荷印记提取和状态辨识，基于功率波动区段划分与负荷事件检测结果，利用所设计的组合功率特征和电流空间轨迹，并结合关于电视机运行特性的先验知识，完成电视机状态辨识；本发明具有较高的实用性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于非侵入式电力负荷监测领域，尤其涉及一种利用电流空间轨迹的无监督非侵入式电视机辨识方法。

背景技术

近年来，随着智能电网技术的不断发展和成熟，提升用户在电力市场参与度、加强用户需求侧响应等已成为要实现电网智能化的迫切需求。而居民电力负荷用电细节监测则可为实现前述目标提供重要的技术支持，同时也可提高电力公司和居民用户关于用电数据的交互深度，便于电力公司的规划、运行和管理与居民用户的能效升级等。而非侵入式电力负荷监测(Non-intrusive load monitoring,NILM)，无需侵入用户内部为每个设备安装传感器，只基于对在电源的入口处测量得到的负荷用电总量数据的详细分析，就可获取总负荷中投切的各个用电设备的耗电信息。凭借其成本低、扩展性强、便于维护、易于被用户接受等优点，非侵入式电力负荷监测已成为实现电力负荷用电细节监测的主流技术手段。

非侵入式负荷识别结果的准确率直接影响着后续决策的科学性和用户对其结果的信任程度，从而关系到用户需求侧响应的积极性。从NILM大规模应用的角度出发，保证家庭拥有量高的电器设备的识别准确率更能保障电力公司整体决策的有效性；而对用户来说，其关注的往往是家庭中使用频率较高的电器设备的识别结果。因此，提高如电视机、空调、热水器等家庭拥有量和用户使用频率均位于前列的电器设备的识别准确率至关重要。尽管已经有很多研究人员在NILM领域展开探索，但是大部分已有研究对于其中电视机的非侵入式辨识效果很差，甚至无法辨识，其面临的困难和挑战主要为：

(1)电视机与热水器、空调等电器相比功率较小，同等功率范围内电器较多，因而其起、停过程引起的功率大小变化不具有显著的区分性。加上，且大功率电器本身运行过程还存在波动，使电视机的功率变化易被混淆，加大了辨识难度。

(2)电视机内部电路结构复杂，不像主要部件为电阻类的加热设备或电动机类的制冷设备等，其含有大量电子器件，同时电视机的工作过程多变，如切换频道、调整音量、视频画面不断变化等，由此导致电视机运行过程中的电力特征不断变化，寻找稳定的电力特征量表征其工作状态是一个巨大的挑战。

(3)电视机存在诸多技术流派，往往具有不同的电力消耗模式，因此为实现规模化商用目标，辨识时需要将尽可能多种类的电视机考虑在内，即保证非侵入式电视机辨识方法的泛化能力，这进一步加大辨识难度。

因此，为了解决上述问题，常见的运用少量电力特征的辨识策略无法满足要求，亟需设计除功率变化之外的多维负荷印记，并提出适配的非侵入式电视机辨识方法。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种基于电流空间轨迹的无监督非侵入式电视机辨识方法，本发明中，按照电力消耗模式将电视机分为功率波动型电视机和功率稳定型电视机，将运行时功率出现无规则波动且波动平均幅值大于运行功率本身10％或大于10W的电视机定义为功率波动型电视机定义为功率波动型电视机，否则定义为功率稳定型电视机；按照电视机启动暂态过程中的功率变化波形将电视机分为阶跃启动型电视机和长启动暂态型电视机，将启动过程中功率波形呈现阶跃上升形态的电视机定义为阶跃启动型电视机，将启动过程中在达到正常运行功率水平前出现一段低功率区段的电视机定义为长启动暂态型电视机。发明所述的方法包括以下步骤：

步骤一、根据功率波动区段的划分，利用功率波动特性进行功率波动型电视机预判；