CN108333423A - 非侵入式居民电力负荷检测方法 - Google Patents

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CN108333423A CN201711445844.7A CN201711445844A CN108333423A CN 108333423 A CN108333423 A CN 108333423A CN 201711445844 A CN201711445844 A CN 201711445844A CN 108333423 A CN108333423 A CN 108333423A
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程晶晶
周明龙
王顺菊
李文
曹文广
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    • G—PHYSICS
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    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage

Abstract

本发明公开了非侵入式居民电力负荷检测方法，包括数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块、系统储存器和负荷组成分析模块，在已知电器所处状态标志的情况下，依据实测总功率以估测成分电器的功率的负荷分解表达式，进而给出了成分电器或设备类的功率的负荷分解通式；采用本技术方案，更科学地制定动态电价与需求响应的激励政策、评估电力公司的能效项目和更合理地分配资金，居民用电细节监测可近实时地向用户提供每个或每类电器的用电功率和所处工作状态。

Description

非侵入式居民电力负荷检测方法
技术领域
本发明属于电力负荷检测领域，更具体地说，本发明涉及非侵入式居民电力负荷检测方法。
背景技术
随着经济的发展，物质生活水平提高，伴随市场变革的不断强化，电力公司是电力市场的一部分，它们应该以电力市场为根本，因此电力系统就应该实现产电和用电的平衡。用户的需要是要求系统能够输出高质量的电能，那么了解用户用电的变动规律、精确而且准时的判断用电的多少就是系统正常运行和节省财力的重要环节。
居民电力负荷用电细节监测，与目前智能电表仅量测总功率不同，是以具体到户内用电设备的用电信息为监测目标的。所得信息对于电力公司优化电网的规划、运行和管理，用户节省耗电量和电费，以及全社会把提高生态文明意识落实到具体行动中去均具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种监测电力负荷更加精确的非侵入式居民电力负荷检测方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：非侵入式居民电力负荷检测方法，包括数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块、系统储存器和负荷组成分析模块；
数据采集模块通过电压和电流互感器直接采样的方式，将强电信号转化为弱电信号并传输于数据预处理模块和负荷组成分析模块中，数据预处理模块将接收的弱电信息传递于负荷事件检测与LS提取模块；
数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块所接收的电信号均传递于系统储存器中，系统储存器将获得的信息传递于交互接口，以输出当时电力负荷的监测报告。
本发明公开的非侵入式居民电力负荷检测方法，通过选取和利用LS是非侵入式居民电力负荷监测与分解技术的核心，现将负荷划分为“…，TSL，n，SSL，n，TSL，n+1，SSL，n+1，…”的形式；
非侵入式居民电力负荷检测方法的求解目标是监测和识别电器工作状态，并将用电总功率或总耗电量按组成电器或设备类完成分解，在平稳区域段内负荷分解模型为：
式中：PL(t)、QL(t)均为实数，分别表示t时刻的负荷有功和无功总功率，Pi，m(t)、Qi，m(t)分别表示电器i在t时刻处于状态m时的有功和无功功率；Si，m(t)是布尔型变量，标志电器i的工作状态；N表示电器总数；M(i)表示电器i的工作状态总数。
本发明公开的非侵入式居民电力负荷检测方法，在采用周期的过渡区段内，已知在Δt(Δt是采样周期ts的整数倍)时间内仅有一个电器i由停机状态1启动至某一功率非零状态或发生相反的关停过程，则由式(5)估计电器在此状态下的功率(零功率同理)：
采用本技术方案，可更准确地预测出各种地理尺度的和各种时间尺度的居民负荷空间密度分布图和居民负荷总量时间分布曲线，从而提高规划方案的科学性和保证电网的实时安全经济运行，可提高电力系统稳定性仿真所用负荷模型的精度，从而提高仿真所得稳定极限的精度，更科学地制定动态电价与需求响应的激励政策、评估电力公司的能效项目和更合理地分配资金，居民用电细节监测可近实时地向用户提供每个或每类电器的用电功率和所处工作状态。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明非侵入式居民电力负荷检测方法的示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明非侵入式居民电力负荷检测方法的示意图，如图所示的非侵入式居民电力负荷检测方法，包括数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块、系统储存器和负荷组成分析模块；
数据采集模块通过电压和电流互感器直接采样的方式，将强电信号转化为弱电信号并传输于数据预处理模块和负荷组成分析模块中，数据预处理模块将接收的弱电信息传递于负荷事件检测与LS提取模块；
数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块所接收的电信号均传递于系统储存器中，系统储存器将获得的信息传递于交互接口，以输出当时电力负荷的监测报告。
本发明通过选取和利用LS是非侵入式居民电力负荷监测与分解技术的核心，现将负荷划分为“…，TSL，n，SSL，n，TSL，n+1，SSL，n+1，…”的形式；
非侵入式居民电力负荷检测方法的求解目标是监测和识别电器工作状态，并将用电总功率或总耗电量按组成电器或设备类完成分解，在平稳区域段内负荷分解模型为：
式中：PL(t)、QL(t)均为实数，分别表示t时刻的负荷有功和无功总功率，Pi，m(t)、Qi，m(t)分别表示电器i在t时刻处于状态m时的有功和无功功率；si，m(t)是布尔型变量，标志电器i的工作状态；N表示电器总数；M(i)表示电器i的工作状态总数。
本发明在采用周期的过渡区段内，已知在Δt(Δt是采样周期ts的整数倍)时间内仅有一个电器i由停机状态1启动至某一功率非零状态或发生相反的关停过程，则由式(5)估计电器在此状态下的功率(零功率同理)：
依据用电设备稳态电流谐波特征的非侵入式在线估计ηi，m(t)的方法，该方法可在未知si，m(t)的情况下由PL(t)以估计Pi，m(t)：
式中：ηi，m(t)表示电器i在时刻t处于状态m时的有功功率占总功率的比例系数。但是当QL(t)为0时，不能用式(4)和式(6)计算的无功功率估值那么此时一般使用求得的和电器功率i的功率因数计算
采用本技术方案，可更准确地预测出各种地理尺度的和各种时间尺度的居民负荷空间密度分布图和居民负荷总量时间分布曲线，从而提高规划方案的科学性和保证电网的实时安全经济运行，可提高电力系统稳定性仿真所用负荷模型的精度，从而提高仿真所得稳定极限的精度，更科学地制定动态电价与需求响应的激励政策、评估电力公司的能效项目和更合理地分配资金，居民用电细节监测可近实时地向用户提供每个或每类电器的用电功率和所处工作状态。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.非侵入式居民电力负荷检测方法，其特征在于：包括数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块、系统储存器和负荷组成分析模块；
数据采集模块通过电压和电流互感器直接采样的方式，将强电信号转化为弱电信号并传输于数据预处理模块和负荷组成分析模块中，数据预处理模块将接收的弱电信息传递于负荷事件检测与LS提取模块；
数据采集模块、数据预处理模块、负荷事件检测与LS提取模块所接收的电信号均传递于系统储存器中，系统储存器将获得的信息传递于交互接口，以输出当时电力负荷的监测报告。
2.按照权利要求1所述的非侵入式居民电力负荷检测方法，其特征在于：通过选取和利用LS是非侵入式居民电力负荷监测与分解技术的核心，现将负荷划分为“…，TSL，n，SSL，n，TSL，n+1，SSL，n+1，…”的形式；
非侵入式居民电力负荷检测方法的求解目标是监测和识别电器工作状态，并将用电总功率或总耗电量按组成电器或设备类完成分解，在平稳区域段内负荷分解模型为：
式中：PL(t)、QL(t)均为实数，分别表示t时刻的负荷有功和无功总功率，Pi，m(t)、Qi，m(t)分别表示电器i在t时刻处于状态m时的有功和无功功率；si，m(t)是布尔型变量，标志电器i的工作状态；N表示电器总数；M(i)表示电器i的工作状态总数。
若忽略e(t)则任意时刻t，si，m(t)和Pi，m(t)都是未知量，那么在任意稳态区段内，若已知si，m(t)，则利用式(4)由实测总功率PL(t)来估算Pi，m(t)：
式中：表示电器i在时刻t处于状态m时的有功功率估计值；表示电器i处于在时刻t状态m时的有功功率参考值，与当前负荷电压有关。
3.按照权利要求2所述的非侵入式居民电力负荷检测方法，其特征在于：在采用周期的过渡区段内，已知在Δt(Δt是采样周期ts的整数倍)时间内仅有一个电器i由停机状态1启动至某一功率非零状态或发生相反的关停过程，则由式(5)估计电器在此状态下的功率(零功率同理)：
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