[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

摘要

本发明公开了一种用于非侵入式电力监测的自适应负荷事件检测方法，通过跟踪数据窗内负荷总功率信号的斜率的变化来判断负荷运行状态是否发生变化来检测负荷事件。基于总负荷分段，便可根据需要获取用电设备辨识所需的印记特征来最终完成负荷分解(辨识各用电设备的工作状态)。包括数据初始化；计算当前检测数据窗内负荷功率数据的斜率拟合值k_i；判断是否有负荷事件发生或结束；标记出总负荷过渡区段和稳态区段的起止点；估算当前功率数据点之前的功率波动量度σ_p用于表征总负荷波动水平；自适应的更新检测阈值K_th；更新检测数据窗，循环上述过程直至停止检测。本方法解决了现有负荷事件检测技术中存在的不能准确有效完成总负荷分段的问题。

主权项

一种用于非侵入式电力监测的自适应负荷事件检测方法，利用非侵入式电力负荷监测系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、数据初始化：设定用于检测功率数据变化的阈值△P_th，△P_th>0，设定检测数据窗长度W_d，计算斜率阈值K_th，从非侵入式电力负荷监测系统的数据采集模块中读取功率数据初始化检测数据窗；式(3)中，W_d为检测数据窗长度，W_d∈{3,4,5,...}，余同；步骤二、计算当前检测数据窗内负荷功率数据的斜率拟合值k_i；$k_i=\frac{12\underset{j=1}{\overset{i+W_d-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{jP}}_j-6(W_d+1)\underset{j=i}{\overset{i+W_d-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j}{W_d(W_d+1)(W_d-1)}---\left(1\right)$式(1)中，P_i为当前检测数据窗的起点，i∈{1,2,3,...}，{P_j|j＝i,i+1,...,i+W_d‑1}为当前检测数据窗所含的功率数据序列；步骤三、判断斜率拟合值k_i与斜率阈值K_th的大小关系，进而判断是否有负荷事件发生或结束：负荷事件发生的判定条件为：$\left\{\begin{array}{c}\left|k_{i-1}\right|\≤K_{\mathrm{th}}\\ \left|k_i\right|>K_{\mathrm{th}}\end{array}\right.---\left(4\right)$此时，为功率变化数据点，该功率变化数据点即为负荷事件的发生点；负荷事件结束的判定条件为：$\left\{\begin{array}{c}\left|k_j\right|>K_{\mathrm{th}}\\ \left|k_i\right|\≤K_{\mathrm{th}}\end{array}\right.---\left(5\right)$式(5)中，j＝i‑1或i‑W_d+1，此时功率数据点P_i即为负荷事件的结束点；若满足负荷事件发生或负荷事件结束的判定条件，则执行步骤四，否则执行步骤六；步骤四、若步骤三获得的是负荷事件的发生点，则将其标记为总负荷过渡区段起点，并将该总负荷过渡区段起点的前一个数据点标记为与该总负荷过渡区段相邻的前一个总负荷稳态区段的终点，执行步骤五；否则将步骤三获得的负荷事件的结束点标记为总负荷过渡区段终点，并将该总负荷过渡区段终点的后一个数据点标记为与该总负荷过渡区段相邻的后一个总负荷稳态区段的起点，执行步骤六；步骤五、估算当前功率数据点之前的功率波动量度σ_p，该功率波动量度σ_p用于表征总负荷波动水平；根据式(15)计算所述功率波动量度σ_p：${\mathrm{\σ}}_p=\sqrt{\frac{1}{W_s-1}\underset{j=i-W_{s+1}}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{(P_j-\frac{{\mathrm{\Σ}}_{j=i-W_s+1}^i{P}_j}{W_s})}^2}---\left(15\right)$式(15)中，P_i为当前检测到的总负荷过渡区段起点，W_s为用来估计功率波动量度σ_p的数据窗长度，若将与P_i相邻的前一个稳态区段所含功率数据点个数记为N_s，则有W_s∈{2,3,4,...,N_s}；据所得功率波动量度σ_p，结合负荷事件检测对漏检概率α_k和可靠检测的最小功率变化绝对值△P_min的要求，更新用于检测功率数据变化的斜率阈值K_th；$K_{\mathrm{th}}={\mathrm{\φ}}^{-1}\left({\mathrm{\α}}_k\right)\sqrt{\frac{12}{W_d(W_d+1)(W_d-1)}}{\mathrm{\σ}}_p+K_{{\mathrm{\ΔP}}_{\min }}---\left(13\right)$式(13)中，φ^‑1(·)为标准正态分布函数的反函数，本发明将本发明所述用于非侵入式电力监测的自适应负荷事件检测方法执行时，真实负荷事件被漏检的概率记为α_k，是与要求可靠检测的最小功率变化绝对值△P_min对应的斜率值，可根据下式(2)，令△P＝△P_min计算得到；式(2)中，△P表示功率数据变化量；步骤六、若继续执行检测，则从数据采集模块中读取新功率数据，更新检测数据窗，返回步骤二，否则结束。