[发明专利]一种融合暂稳态特征的非侵入式负荷识别方法

说明书

本发明公开了一种融合暂稳态特征的非侵入式负荷识别方法，它包括：获取负荷运行时的电压和电流数据，由此获得负荷的功率序列，包含有功功率、无功功率和视在功率；采用滑动窗口算法检测负荷的投切状态，并分离出负荷的暂态数据和稳态数据；分别从获得的暂态数据和稳态数据中提取所需的电气特征量，获得各自的特征向量；将暂态特征向量输入至训练好的XGBoost模型中，将稳态特征向量输入至训练好的随机森林RF模型中，得到各自的识别结果；将分类识别结果构造基本概率分配BPA，采用D‑S证据理论进行融合得到最终的识别结果；更多地利用了用电设备的信息，提高了负荷识别精度。

技术领域

本发明属于负荷识别技术领域，尤其涉及一种融合暂稳态特征的非侵入式负荷识别方法。

背景技术

近年来，随着时代的需求和行业技术的发展，电网逐步迈向智能化。负荷监测和识别作为智能电网的重要组成部分，对智能电网的建设具有重要意义，吸引学者和企业投入到对其研究当中。

目前，国际上的负荷识别方式主要采取侵入式和非侵入式两种。其中侵入式识别方式(ILM)需要在各个电气设备安装一个监测模块，虽然识别效果准确，但是由于其存在安装不便捷、成本高昂、维护困难等问题，导致这种方式难以大范围推广；而非侵入式负荷识别(NILM)仅需要在用户用电的入线端安装监测设备，具有部署简单、成本低廉、维护简单的特点。NILM一般包含以下几部分：原始电气信号的获取与处理、负荷投切事件检测、负荷特征的提取、负荷类型识别。

现有的NILM方法大多数仅提取负荷的稳态特征或暂态特征，然而由于某些用电设备具有非常相似的稳态特征或暂态特征，无法有效区分，因此使用单一的稳态特征或暂态进行负荷识别具有局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种融合暂稳态特征的非侵入式负荷识别方法，以解决现有技术仅提取负荷的稳态特征或暂态特征进行负荷识别，，使用单一的稳态特征或暂态进行负荷识别具有局限性等技术问题。

本发明技术方案：

一种融合暂稳态特征的非侵入式负荷识别方法，它包括：

步骤S1、获取负荷运行时的电压和电流数据，由此获得负荷的功率序列，包含有功功率、无功功率和视在功率；

步骤S2、采用滑动窗口算法检测负荷的投切状态，并分离出负荷的暂态数据和稳态数据；

步骤S3、分别从获得的暂态数据和稳态数据中提取所需的电气特征量，获得各自的特征向量；

步骤S4、将暂态特征向量输入至训练好的XGBoost模型中，将稳态特征向量输入至训练好的随机森林RF模型中，得到各自的识别结果；

步骤S5、将步骤S4输出的分类识别结果构造基本概率分配BPA，采用D-S证据理论进行融合得到最终的识别结果。

所述的电压、电流数据为大于100Hz的高频数据。

步骤S2所述分离出负荷的暂态数据和稳态数据的方法包括：

步骤S2-1、设置长度为2N的滑窗，在有功功率序列中滑动；

步骤S2-2、分别计算滑窗后N个功率的平均值和前N个功率的平均值并计算差值δ：

如果δ大于设定的第一阈值T₁，T₁＞0，则判断为负荷接入；如果δ小于设定的第二阈值T₂，T₂＜0，则判断为负荷断开；

步骤S2-3、判断为负荷接入后，根据下式计算稳态判据σ：