[发明专利]一种用电系统的非侵入式负荷异常识别方法及系统

权利要求书

1.一种用电系统的非侵入式负荷异常识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

实时采集用电系统的负荷总线上的电气负荷信号并进行降噪处理；

基于降噪处理之后的电气负荷信号，检测是否发生投切事件；

若检测到发生投切事件，则待负荷工作状态达到稳定后，周期性采集相应的负荷电压和负荷电流，并预处理得到每周期V-I轨迹均以连续网格表征的负荷电压和负荷电流；

基于每周期V-I轨迹均以连续网格表征的负荷电压和负荷电流，利用网格映射法，将每周期V-I轨迹分别根据无功功率、功率因数和电流序列分布数值特征映射到预设的RGB彩色图像三通道像素矩阵中；

提取每周期负荷电流各高次谐波幅值，并待根据像素矩阵大小进行相应位数的二进制转换后，进一步与映射后的RGB彩色图像三通道像素矩阵进行融合，形成彩色混合图像；

将所述彩色混合图像输入到事先训练好的卷积神经网络中，识别出负荷异常。

2.如权利要求1所述的用电系统的非侵入式负荷异常识别方法，其特征在于，对所述电气负荷信号进行降噪处理的步骤具体为：

对所述电气负荷信号，选取小波包基和一定的分解层数进行小波包分解，并对分解系数进行相应的阈值处理，进一步对第n层的低频系数和高频系数进行重构，得到降噪处理之后的电气负荷信号；其中，所述分解层数为6，小波包函数为sym12。

3.如权利要求1所述的用电系统的非侵入式负荷异常识别方法，其特征在于，所述负荷电压和所述负荷电流是通过双线性插值法进行预处理的；其中，所述双线性插值法的具体步骤包括：

第一步、设定网格的分辨率为N*N，通过以下公式(1)计算每个单元格的尺寸：

其中，i_min、i_max分别为电流采样值的最小和最大值，v_min、v_max分别为电压采样值的最小和最大值，Δi、Δv为每个单元格(像素点)的尺寸；

第二步、根据以下公式(2)计算映射后相邻两个采样点之间的距离D_m；若距离D_m大于1，则表明两点之间的距离大于单元格的长度或宽度，出现不连续现象，此时需要进行插值补全两点之间的间隔，具体插值过程见公式(3)和公式(4)；

其中，v_m和i_m分别为采样数据第m个采样点的电压和电流值；为”

第m和(m+1)个采样点之间需补充的插值点个数,(v_m+k，i_m+k)为填充的第k个插值点，k＝1,2,…,K_m。

4.如权利要求3所述的用电系统的非侵入式负荷异常识别方法，其特征在于，所述将每周期V-I轨迹分别根据无功功率、功率因数和电流序列分布数值特征映射到预设的RGB彩色图像三通道像素矩阵中的步骤具体包括：

第一步、构造3个维度为N*N的全1矩阵，分别为R、G、B矩阵，根据公式(5)，计算插值后每一个样本点的映射坐标；

第二步、根据公式(6)、(7)和(8)，分别给R、G、B三个矩阵内对应样本点的坐标赋值；

其中，T_m为每个坐标点出现的次数；i_fm为无功电流；v_m为样本点的电压；P为有功功率；i_rms、v_rms分别为采集数据的电流、电压有效值；I_e表示电流序列的分布情况；M为稳定周期内采集数据个数。