[发明专利]一种电网负载电器类型识别和不同电器电量统计的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网负载电器类型识别和不同电器电量统计的方法及其装置。

背景技术

随着石油、电力与其他自然资源的日渐短缺，环境保护与节约能源的观念也逐渐受到重视。 据统计，约有百分之三十九左右的能源是使用在人类的居住环境上，因此，越来越多的建筑物开始使用具备能源计算管控能力的智能电表 (Smart Meter)，以即时提供使用者居住环境中的各项用电信息。

一般来说，为了了解建筑物中各种电器或设备的实际耗电情况，最直接的方式是在每个电器设备上安装注入小型电表之类的测量装置。但由于一般家庭内的电器设备过多，都装上小型电表需要投入大量的资金和人力，通过接入小型电表的方式只适合单次的测量，也不便于实时监控。

因此，急需一种集成电器识别和电量统计功能的智能装置，使得用户无论何时何地都能够实时便捷地监控到家里的用电情况，从而防止用电电器设备的不正常消耗，减少电量的浪费，并通过减少电器设备不必要的使用，延长电器设备的寿命。

发明内容

为了克服现有电表类智能装置的上述不足，本发明提供一种电网负载电器类型识别与不同电器电量统计的方法及其装置，该装置能够准确识别出当前电网下负载的电器的种类，对电器的用电量进行统计，并将统计结果传送至手机、电脑等智能设备。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种电网负载电器类型识别和不同电器电量统计的方法，所述的方法包括以下步骤：

1）对电网总线一侧的高压信号和大电流信号进行采样；

2）将步骤1）中采集的高压信号通过电压互感器或电压霍尔传感器转换成第一高压信号，并对该第一高压信号进行比较检测信号过零点，为后续信号分析提供时间基准；将步骤1）中采集的大电流信号通过电流互感器或电流霍尔传感器转换成第二电压信号，并对该第二电压信号进行跟随隔离、程控放大；

3）将步骤2）中的第一电压信号和第二电压信号转换成数字信号；

4）将步骤3）中的数字信号进行FFT变换获取当前电网信号的频谱特性和电力参数，频谱特性包括电流基波、电流谐波幅值、电流谐波相位、电压基波、电压谐波幅值、电压谐波相位，电力参数包括电流峰值、电流有效值、电压峰值、电压有效值、频率、相位角、有功功率、视在功率、功率因数；

5）根据步骤4）中的频谱特性和电力参数对电网中的电器接入、断开情况进行综合分析，识别电器的接入情况和统计不同电器的功耗值，再与已经存储的电器数据库中的特征点进行匹配搜索，如果搜索到近似的相关匹配点就输出电器识别的结果，如果没有相关匹配点的特征就提示是否进行数据库电器添加，然后用户根据提示进行数据库添加操作，添加电器数据完成后，装置将新特征点存入存储器中，便于之后的电器识别和功耗统计；

数字信号进行FFT变换以获取频谱特性和电力参数的方法：XHz的电网中的单位节拍时间为（1/X）s，每一个节拍中对电流进行FFT变换获取一组傅里叶变换数据组，取奇数次1、3、5、7、9次的FFT变换的实部、虚部组成特征向量A，A的实部记为R1，R3，R5，R7，R9，虚部记为I1，I3，I5，I7，I9，则奇数次的特征向量A=（R1，R3，R5，R7，R9，I1，I3，I5，I7，I9），为了突出前几次谐波的重要性，在进行距离计算时，设定1、3、5、7、9次谐波的所乘系数分别为9、7、5、3、1，

特征向量长度公式为：

特征向量A的长度

L_A=（（R1+I1）*9+（R3+I3）*7+（R5+I5）*5+（R7+I7）*3+（R9+I9））/25；

同理，取另一个特征向量B=（R1b，R3b，R5b，R7b，R9b，I1b，I3b，I5b，I7b，I9b），

两向量距离公式为：

特征向量B到特征向量A的距离

L_BA=(|R1-R1b|*9+|R3-R3b|*7+|R5-R5b|*5+|R7-R7b|*3+|R9-R9b|+|I1-I1b|*9+|I3-I3b|*7+|I5-I5b|*5+|I7-I7b|*3+|I9-I9b|）/25；