CN109239494A - 一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统。所述方法及系统首先获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流，对所述端电压和总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征，根据当前电力负荷特征对所述端电压和总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息，并根据所述当前用电信息和参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息，一旦电器设备的任何一项当前用电信息出现异常，都能及时发现并报警，用户可以根据电器设备用电异常报警信息中的用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细及时查看用电异常电器设备的异常情况并进行处理。

Description

一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统

技术领域

本发明涉及非侵入式电力负荷监测技术领域，特别是涉及一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统。

背景技术

近年来，随着国民经济和人民生活水平的不断提高，工业用电和居民用电的增长，工业电气设备和家用电器日益增多。目前的电器设备使用方式中存在两个问题：其一是能耗过高，没能实现用户用电习惯的优化，其二是电器设备能耗不正常时，没有有效的提示方式。这也是在是在经济发展与节能技术发展过程中一定会出现的，这些问题的出现也给电力负荷监测提出了新的要求，但目前电力负荷的采集和监测主要集中在用电量的采集，而对电器设备的其他用电信息的安全监测往往有所忽视，因此电器设备的日常使用具有一定的安全隐患，此外由于没有准确的电器设备负荷情况，用户往往无法合理地调配电器设备的使用时间和使用方式，从而导致电能的极大浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统，能够实时在线监测电器设备的当前工作状态和用电信息，及时发现用电信息异常情况并报警。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种非侵入式电力负荷报警监测方法，所述方法包括：

获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流；

对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征；所述当前时刻的电力负荷特征包括当前时刻的稳态有功功率、当前时刻的稳态无功功率、当前时刻的暂态电流峰值和当前时刻的暂态电流有效值；

根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息；所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子；

根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息；所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值；

根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息；所述电器设备用电异常报警信息包括用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细。

可选的，所述获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流，具体包括：

获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的采样端电压和采样总电流，采样频率为每秒采样一次；

分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流；

分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流；

分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。

可选的，所述对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征，具体包括：

分别对所述端电压和所述总电流进行模板大小为12的中值滤波处理，生成滤波后的端电压和滤波后的总电流；

分别将所述滤波后的端电压和所述滤波后的总电流降采样至1分钟，生成降采样后的端电压和降采样后的总电流；

对所述降采样后的端电压和降采样后的总电流信号进行小波包变换、去噪、平滑处理，提取出所述当前时刻的电力负荷特征。

可选的，所述根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息，具体包括：

判断所述当前耗电量是否大于所述耗电量参考值，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述当前耗电量大于所述耗电量参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值是否超过电流偏差阈值，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值超过所述电流偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值是否超过电压偏差阈值，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果为所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值超过所述电压偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前总功率是否大于总功率参考值，获得第四判断结果；

若所述第四判断结果为所述当前总功大于总功率参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值是否超过有功偏差阈值，获得第五判断结果；

若所述第五判断结果为所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值超过所述有功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的偏差值是否超过无功偏差阈值，获得第六判断结果；

若所述第六判断结果为所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的误差超过所述无功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值是否超过功率因子偏差阈值，获得第七判断结果；

若所述第七判断结果为所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值超过所述功率因子偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息。

可选的，所述根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息之前，还包括：

获取多种类型用电设备在不同工作状态下的多条历史用电信息；所述历史用电信息包括历史耗电量、历史电流、历史电压、历史总功率、历史有功功率、历史无功功率和历史功率因子；

根据所述多条历史用电信息确定每种类型用电设备在不同工作状态下对应的所述参考用电信息；

将所述参考用电信息存储在所述电器设备用电信息数据库中。

一种非侵入式电力负荷报警监测系统，所述系统包括：

端电压和总电流获取模块，用于获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流；

电力负荷特征提取模块，用于对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征；所述当前时刻的电力负荷特征包括当前时刻的稳态有功功率、当前时刻的稳态无功功率、当前时刻的暂态电流峰值和当前时刻的暂态电流有效值；

电力负荷分解模块，用于根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息；所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子；

参考用电信息获取模块，用于根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息；所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值；

用电异常报警信息生成模块，用于根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息；所述电器设备用电异常报警信息包括用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细。

可选的，所述端电压和总电流获取模块具体包括：

采样单元，用于获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的采样端电压和采样总电流，采样频率为每秒采样一次；

幅值弱化单元，用于分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流；

预处理单元，用于分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流；

A/D转换单元，用于分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。

可选的，所述电力负荷特征提取模块具体包括：

中值滤波单元，用于分别对所述端电压和所述总电流进行模板大小为12的中值滤波处理，生成滤波后的端电压和滤波后的总电流；

降采样单元，用于分别将所述滤波后的端电压和所述滤波后的总电流降采样至1分钟，生成降采样后的端电压和降采样后的总电流；

电力负荷特征提取单元，用于对所述降采样后的端电压和降采样后的总电流信号进行小波包变换、去噪、平滑处理，提取出所述当前时刻的电力负荷特征。

可选的，所述用电异常报警信息生成模块具体包括：

第一判断单元，用于判断所述当前耗电量是否大于所述耗电量参考值，获得第一判断结果；

第一用电异常报警信息生成单元，用于若所述第一判断结果为所述当前耗电量大于所述耗电量参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第二判断单元，用于判断所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值是否超过电流偏差阈值，获得第二判断结果；

第二用电异常报警信息生成单元，用于若所述第二判断结果为所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值超过所述电流偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第三判断单元，用于判断所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值是否超过电压偏差阈值，获得第三判断结果；

第三用电异常报警信息生成单元，用于若所述第三判断结果为所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值超过所述电压偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第四判断单元，用于判断所述当前总功率是否大于总功率参考值，获得第四判断结果；

第四用电异常报警信息生成单元，用于若所述第四判断结果为所述当前总功大于总功率参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第五判断单元，用于判断所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值是否超过有功偏差阈值，获得第五判断结果；

第五用电异常报警信息生成单元，用于若所述第五判断结果为所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值超过所述有功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第六判断单元，用于判断所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的偏差值是否超过无功偏差阈值，获得第六判断结果；

第六用电异常报警信息生成单元，用于若所述第六判断结果为所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的误差超过所述无功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第七判断单元，用于判断所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值是否超过功率因子偏差阈值，获得第七判断结果；

第七用电异常报警信息生成单元，用于若所述第七判断结果为所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值超过所述功率因子偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息。

可选的，所述系统还包括电器设备用电信息数据库建立模块，所述电器设备用电信息数据库建立模块具体包括：

历史用电信息获取单元，用于获取多种类型用电设备在不同工作状态下的多条历史用电信息；所述历史用电信息包括历史耗电量、历史电流、历史电压、历史总功率、历史有功功率、历史无功功率和历史功率因子；

参考用电信息确定单元，用于根据所述多条历史用电信息确定每种类型用电设备在不同工作状态下对应的所述参考用电信息；

参考用电信息存储单元，用于将所述参考用电信息存储在所述电器设备用电信息数据库中。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统，所述方法及系统首先获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流，对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征，根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息，并根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息，一旦电器设备的任何一项当前用电信息出现异常，都能及时发现并报警，用户可以根据所述电器设备用电异常报警信息中的用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细及时查看用电异常电器设备的异常情况并进行处理。

此外，本申请提供的非侵入式电力负荷报警监测方法及系统能够提供电力负荷内部所有电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息；所述当前用电信息又囊括了当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子多种用电信息明细，用户可根据日常用电信息明细和异常用电信息明细合理地调配电器设备的使用时间和使用方式，从而促使其优化用电习惯，最终消减电费支出，达到节能降耗的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法的方法流程图；

图2为本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测装置的结构示意图；

图3为本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测系统的系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种非侵入式电力负荷报警监测方法及系统，能够实时在线监测电器设备的当前工作状态和用电信息，及时发现用电信息异常情况并报警。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法的方法流程图。参见图1，本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法具体包括：

步骤101：获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流。

本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法应用于一种非侵入式电力负荷报警监测装置。图2为本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测装置的结构示意图。所述非侵入式电力负荷报警监测装置设置在电力负荷供电电源的电力线路入口处，所述装置由信号采集处理设备201、电力负荷特征提取设备202、电力负荷分解设备203、电器设备用电信息数据库204和中央处理器205以即插即用的方式集成。

所述信号采集处理设备包括电压采样电路、电流采样电路、霍尔传感器、预处理电路和A/D转换芯片。所述电压采样电路和所述电流采样电路按照预设采样频率采集电力线路上的初始参数(采样端电压和采样总电流)；所述预设采样频率优选为每秒采样一次。由于初始采样端电压为强电压，采样总电流为大电流，因此本发明采用所述霍尔传感器分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流，将强电压转换为预处理电路可以处理的弱电压，将大电流转换为小电流。采用所述预处理电路分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流。所述预设电压范围为3-12V，所述预设电流范围为1-15A。

分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。

所述电力负荷特征提取设备负责端电压、总电流的波形滤波，去噪、降采样及为实现负荷电气特征提取所做的其他操作，如电压、电流谐波分析，电流相位校正、小波包变换等，所述负荷电气特征提取设备负责从当前实测负荷端电压和总电流中提取报警监测方法所需的电力负荷特征，如当前时刻的稳态有功和无功功率、暂态电流峰值、暂态电流有效值等，这是影响报警监测性能的关键。所述电力负荷分解设备利用有效的非侵入式电力负荷分解模型和分解方法，完成总负荷的组成分析和内部电器设备工作状态的辨识，分解出电力负荷内部各电器设备的设备类型，并辨识出该设备类型的电器设备的当前工作状态和当前工作状态下的当前用电信息，所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子。所述电器设备用电信息数据库中存储有所有设备类型的电器设备在所有工作状态下对应的参考用电信息，所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值。所述中央处理器根据当前设备类型从电器设备用电信息数据库中提取该设备类型的电器设备在当前工作状态下对应的参考用电信息，通过将当前电器设备的当前用电信息与当前电器设备的参考用电信息进行比较，判断电器设备是否存在异常用电情况，如存在异常用电则生成电器设备用电异常报警信息并报警，完成报警监测相关功能。此外，所述非侵入式电力负荷报警监测装置还具有其他拓展功能，如交互操作、控制命令输入与输出、电器设备用电异常报警信息显示及生成电器设备用电异常报警信息报告等。

所述步骤101获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流具体包括：

获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的采样端电压和采样总电流，采样频率为每秒采样一次；

分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流；

分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流；

分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行12位的A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。所述预设电压范围为3-12V，所述预设电流范围为1-15A。

步骤102：对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征。具体包括：

分别对所述端电压和所述总电流进行模板大小为12的中值滤波处理，生成滤波后的端电压和滤波后的总电流；

分别将所述滤波后的端电压和所述滤波后的总电流降采样至1分钟，生成降采样后的端电压和降采样后的总电流；通常选取10050个采样点；

对所述降采样后的端电压和降采样后的总电流信号进行小波包变换、去噪、平滑处理，提取出所述当前时刻的电力负荷特征。所述当前时刻的电力负荷特征包括当前时刻的稳态有功功率、当前时刻的稳态无功功率、当前时刻的暂态电流降值和当前时刻的暂态电流有效值。

步骤103：根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息。

利用有效的非侵入式电力负荷分解模型和分解方法，完成总负荷的组成分析和内部电器设备工作状态的分解辨识，根据总的负荷信息得出负荷内部各电器设备的用电信息，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型，并辨识出该设备类型的电器设备的当前工作状态，然后采用监督学习算法或无监督学习算法(例如分层狄利克雷隐半马尔可夫模型算法、稀疏编码算法或模式挖掘算法)，计算当前电力线路上消耗的当前工作状态下的当前用电信息，所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子。

步骤104：根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息。

在所述步骤104之前，需预先建立电器设备用电信息数据库，存储电器设备的负荷印记(特征)，每类电力负荷、每个大功率电气设备和家庭内每个电器的用电信息，以及所有设备类型的电器设备在所有工作状态下对应的参考用电信息，所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值，并及时更新和维护。

所述电器设备用电信息数据库的建立方法包括：

获取多种类型用电设备在不同工作状态下的多条历史用电信息；所述历史用电信息包括历史耗电量、历史电流、历史电压、历史总功率、历史有功功率、历史无功功率和历史功率因子；

根据所述多条历史用电信息确定每种类型用电设备在不同工作状态下对应的所述参考用电信息；所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值；

将所述参考用电信息存储在所述电器设备用电信息数据库中。

步骤105：根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息。

所述步骤105具体包括：

判断所述当前耗电量是否大于所述耗电量参考值，获得第一判断结果；若所述第一判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；所述电器设备用电异常报警信息包括用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细；

判断所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值是否超过电流偏差阈值，获得第二判断结果；若所述第二判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；所述电流偏差阈值优选为5％；

判断所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值是否超过电压偏差阈值，获得第三判断结果；若所述第三判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；所述电压偏差阈值优选为10％；

判断所述当前总功率是否大于总功率参考值，获得第四判断结果；若所述第四判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值是否超过有功偏差阈值，获得第五判断结果；若所述第五判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；所述有功偏差阈值优选为10％；

判断所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的偏差值是否超过无功偏差阈值，获得第六判断结果；若所述第六判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；所述无功偏差阈值优选为8％；

判断所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值是否超过功率因子偏差阈值，获得第七判断结果；若所述第七判断结果为是，生成所述电器设备用电异常报警信息；所述功率因子偏差阈值优选为6％；

若所述第一判断结果、所述第二判断结果、所述第三判断结果、所述第四判断结果、所述第五判断结果、所述第六判断结果、所述第七判断结果均为否，则不生成所述电器设备用电异常报警信息。

所述电器设备用电异常报警信息以语音、短信、邮件等形式发送至用户手机、显示端或其他移动显示设备，进行电器设备用电异常报警信息的推送与反馈。

可见，本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法能够实现电器设备的当前工作状态和当前用电信息的实时在线监测，一旦电器设备的任何一项当前用电信息出现异常，都能及时发现并报警，降低了报警监测成本，并简化报警操作，提高了报警监测方案的可靠性。用户可以根据所述电器设备用电异常报警信息中的用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细及时查看用电异常电器设备的异常情况并进行处理，不仅简化了电力公司对负荷用电细节数据的收集工作，而且可以简单便捷地指导用户优化用电。

在实际应用中，本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法还包括每隔15分钟、1个小时或1天给出报警监测结果报告，所述报警监测结果报告包括用户使用的所有电器设备的日常用电信息明细和异常用电信息明细。所述报警监测结果报告通过门户网站、APP、电子邮件、服务短信等进行显示，显示输出负荷内部每个电器各个时刻所处工作状态(例如空调有制冷和制热两种用电信息不同的工作状态)和用电信息明细。用户可以根据日常用电信息明细和异常用电信息明细合理地调配电器设备的使用时间和使用方式，最终消减电费支出，达到节能降耗效果。

本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测方法还包括对用户负荷的历史用电信息进行分析，提供自主查询服务(查询过去一周或一个月的用电信息明细)，使用户了解电能消耗细节，有助于促使其优化用电习惯，最终消减电费支出。还能提供电费审计功能和节能建议。

进一步的，本发明还提供一种非侵入式电力负荷报警监测系统。图3为本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测系统的系统结构图，参见图3，所述系统包括：

端电压和总电流获取模块301，用于获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流；

电力负荷特征提取模块302，用于对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征；所述当前时刻的电力负荷特征包括当前时刻的稳态有功功率、当前时刻的稳态无功功率、当前时刻的暂态电流峰值和当前时刻的暂态电流有效值；

电力负荷分解模块303，用于根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息；所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子；

参考用电信息获取模块304，用于根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息；所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值；

用电异常报警信息生成模块305，用于根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息；所述电器设备用电异常报警信息包括用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细。

其中，所述端电压和总电流获取模块301具体包括：

采样单元，用于获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的采样端电压和采样总电流，采样频率为每秒采样一次；

幅值弱化单元，用于分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流；

预处理单元，用于分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流；

A/D转换单元，用于分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。

所述电力负荷特征提取模块302具体包括：

中值滤波单元，用于分别对所述端电压和所述总电流进行模板大小为12的中值滤波处理，生成滤波后的端电压和滤波后的总电流；

降采样单元，用于分别将所述滤波后的端电压和所述滤波后的总电流降采样至1分钟，生成降采样后的端电压和降采样后的总电流；

电力负荷特征提取单元，用于对所述降采样后的端电压和降采样后的总电流信号进行小波包变换、去噪、平滑处理，提取出所述当前时刻的电力负荷特征。

所述用电异常报警信息生成模块305具体包括：

第一判断单元，用于判断所述当前耗电量是否大于所述耗电量参考值，获得第一判断结果；

第一用电异常报警信息生成单元，用于若所述第一判断结果为所述当前耗电量大于所述耗电量参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第二判断单元，用于判断所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值是否超过电流偏差阈值，获得第二判断结果；

第二用电异常报警信息生成单元，用于若所述第二判断结果为所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值超过所述电流偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第三判断单元，用于判断所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值是否超过电压偏差阈值，获得第三判断结果；

第三用电异常报警信息生成单元，用于若所述第三判断结果为所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值超过所述电压偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第四判断单元，用于判断所述当前总功率是否大于总功率参考值，获得第四判断结果；

第四用电异常报警信息生成单元，用于若所述第四判断结果为所述当前总功大于总功率参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第五判断单元，用于判断所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值是否超过有功偏差阈值，获得第五判断结果；

第五用电异常报警信息生成单元，用于若所述第五判断结果为所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值超过所述有功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第六判断单元，用于判断所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的偏差值是否超过无功偏差阈值，获得第六判断结果；

第六用电异常报警信息生成单元，用于若所述第六判断结果为所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的误差超过所述无功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第七判断单元，用于判断所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值是否超过功率因子偏差阈值，获得第七判断结果；

第七用电异常报警信息生成单元，用于若所述第七判断结果为所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值超过所述功率因子偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息。

所述系统还包括：电器设备用电信息数据库建立模块，所述电器设备用电信息数据库建立模块具体包括：

历史用电信息获取单元，用于获取多种类型用电设备在不同工作状态下的多条历史用电信息；所述历史用电信息包括历史耗电量、历史电流、历史电压、历史总功率、历史有功功率、历史无功功率和历史功率因子；

参考用电信息确定单元，用于根据所述多条历史用电信息确定每种类型用电设备在不同工作状态下对应的所述参考用电信息；

参考用电信息存储单元，用于将所述参考用电信息存储在所述电器设备用电信息数据库中。

本发明提供的非侵入式电力负荷报警监测系统能够根据电器设备的当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息，一旦电器设备的任何一项当前用电信息出现异常，都能及时发现并报警，用户可以根据所述电器设备用电异常报警信息中的用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细及时查看用电异常电器设备的异常情况并进行处理。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种非侵入式电力负荷报警监测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流；

对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征；所述当前时刻的电力负荷特征包括当前时刻的稳态有功功率、当前时刻的稳态无功功率、当前时刻的暂态电流峰值和当前时刻的暂态电流有效值；

根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息；所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子；

根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息；所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值；

根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息；所述电器设备用电异常报警信息包括用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细。

2.根据权利要求1所述的非侵入式电力负荷报警监测方法，其特征在于，所述获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流，具体包括：

获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的采样端电压和采样总电流，采样频率为每秒采样一次；

分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流；

分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流；

分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。

3.根据权利要求1所述的非侵入式电力负荷报警监测方法，其特征在于，所述对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征，具体包括：

分别对所述端电压和所述总电流进行模板大小为12的中值滤波处理，生成滤波后的端电压和滤波后的总电流；

分别将所述滤波后的端电压和所述滤波后的总电流降采样至1分钟，生成降采样后的端电压和降采样后的总电流；

对所述降采样后的端电压和降采样后的总电流信号进行小波包变换、去噪、平滑处理，提取出所述当前时刻的电力负荷特征。

4.根据权利要求1所述的非侵入式电力负荷报警监测方法，其特征在于，所述根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息，具体包括：

判断所述当前耗电量是否大于所述耗电量参考值，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述当前耗电量大于所述耗电量参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值是否超过电流偏差阈值，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值超过所述电流偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值是否超过电压偏差阈值，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果为所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值超过所述电压偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前总功率是否大于总功率参考值，获得第四判断结果；

若所述第四判断结果为所述当前总功大于总功率参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值是否超过有功偏差阈值，获得第五判断结果；

若所述第五判断结果为所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值超过所述有功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的偏差值是否超过无功偏差阈值，获得第六判断结果；

若所述第六判断结果为所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的误差超过所述无功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

判断所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值是否超过功率因子偏差阈值，获得第七判断结果；

若所述第七判断结果为所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值超过所述功率因子偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息。

5.根据权利要求1所述的非侵入式电力负荷报警监测方法，其特征在于，所述根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息之前，还包括：

获取多种类型用电设备在不同工作状态下的多条历史用电信息；所述历史用电信息包括历史耗电量、历史电流、历史电压、历史总功率、历史有功功率、历史无功功率和历史功率因子；

根据所述多条历史用电信息确定每种类型用电设备在不同工作状态下对应的所述参考用电信息；

将所述参考用电信息存储在所述电器设备用电信息数据库中。

6.一种非侵入式电力负荷报警监测系统，其特征在于，所述系统包括：

端电压和总电流获取模块，用于获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的端电压和总电流；

电力负荷特征提取模块，用于对所述端电压和所述总电流进行电力负荷特征提取，获得当前时刻的电力负荷特征；所述当前时刻的电力负荷特征包括当前时刻的稳态有功功率、当前时刻的稳态无功功率、当前时刻的暂态电流峰值和当前时刻的暂态电流有效值；

电力负荷分解模块，用于根据所述当前电力负荷特征对所述端电压和所述总电流进行电力负荷分解，获得电力负荷内部各电器设备的设备类型、当前工作状态和当前用电信息；所述当前用电信息包括当前耗电量、当前电流、当前电压、当前总功率、当前有功功率、当前无功功率和当前功率因子；

参考用电信息获取模块，用于根据所述设备类型从电器设备用电信息数据库中提取所述设备类型的电器设备在所述当前工作状态下对应的参考用电信息；所述参考用电信息包括耗电量参考值、电流参考值、电压参考值、总功率参考值、有功功率参考值、无功功率参考值和功率因子参考值；

用电异常报警信息生成模块，用于根据所述当前用电信息和所述参考用电信息生成电器设备用电异常报警信息；所述电器设备用电异常报警信息包括用电异常电器设备的设备类型、当前工作状态和异常用电信息明细。

7.根据权利要求6所述的非侵入式电力负荷报警监测系统，其特征在于，所述端电压和总电流获取模块具体包括：

采样单元，用于获取当前时刻电力负荷供电电源入口处的采样端电压和采样总电流，采样频率为每秒采样一次；

幅值弱化单元，用于分别对所述采样端电压和所述采样总电流进行幅值弱化，生成幅值弱化后的端电压和幅值弱化后的总电流；

预处理单元，用于分别对所述幅值弱化后的端电压和所述幅值弱化后的总电流进行放大、滤波和幅值搬移处理，生成预设电压范围的端电压和预设电流范围的总电流；

A/D转换单元，用于分别对所述预设电压范围的端电压和所述预设电流范围的总电流进行A/D转换，生成所述端电压和所述总电流。

8.根据权利要求6所述的非侵入式电力负荷报警监测系统，其特征在于，所述电力负荷特征提取模块具体包括：

中值滤波单元，用于分别对所述端电压和所述总电流进行模板大小为12的中值滤波处理，生成滤波后的端电压和滤波后的总电流；

降采样单元，用于分别将所述滤波后的端电压和所述滤波后的总电流降采样至1分钟，生成降采样后的端电压和降采样后的总电流；

电力负荷特征提取单元，用于对所述降采样后的端电压和降采样后的总电流信号进行小波包变换、去噪、平滑处理，提取出所述当前时刻的电力负荷特征。

9.根据权利要求6所述的非侵入式电力负荷报警监测系统，其特征在于，所述用电异常报警信息生成模块具体包括：

第一判断单元，用于判断所述当前耗电量是否大于所述耗电量参考值，获得第一判断结果；

第一用电异常报警信息生成单元，用于若所述第一判断结果为所述当前耗电量大于所述耗电量参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第二判断单元，用于判断所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值是否超过电流偏差阈值，获得第二判断结果；

第二用电异常报警信息生成单元，用于若所述第二判断结果为所述当前电流与所述电流参考值之间的偏差值超过所述电流偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第三判断单元，用于判断所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值是否超过电压偏差阈值，获得第三判断结果；

第三用电异常报警信息生成单元，用于若所述第三判断结果为所述当前电压与所述电压参考值之间的偏差值超过所述电压偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第四判断单元，用于判断所述当前总功率是否大于总功率参考值，获得第四判断结果；

第四用电异常报警信息生成单元，用于若所述第四判断结果为所述当前总功大于总功率参考值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第五判断单元，用于判断所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值是否超过有功偏差阈值，获得第五判断结果；

第五用电异常报警信息生成单元，用于若所述第五判断结果为所述当前有功功率与所述有功功率参考值之间的偏差值超过所述有功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第六判断单元，用于判断所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的偏差值是否超过无功偏差阈值，获得第六判断结果；

第六用电异常报警信息生成单元，用于若所述第六判断结果为所述当前无功功率与所述无功功率参考值之间的误差超过所述无功偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息；

第七判断单元，用于判断所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值是否超过功率因子偏差阈值，获得第七判断结果；

第七用电异常报警信息生成单元，用于若所述第七判断结果为所述当前功率因子与所述功率因子参考值之间的偏差值超过所述功率因子偏差阈值，生成所述电器设备用电异常报警信息。

10.根据权利要求6所述的非侵入式电力负荷报警监测系统，其特征在于，所述系统还包括电器设备用电信息数据库建立模块，所述电器设备用电信息数据库建立模块具体包括：

历史用电信息获取单元，用于获取多种类型用电设备在不同工作状态下的多条历史用电信息；所述历史用电信息包括历史耗电量、历史电流、历史电压、历史总功率、历史有功功率、历史无功功率和历史功率因子；

参考用电信息确定单元，用于根据所述多条历史用电信息确定每种类型用电设备在不同工作状态下对应的所述参考用电信息；

参考用电信息存储单元，用于将所述参考用电信息存储在所述电器设备用电信息数据库中。