CN113704698B - 一种非介入式负荷辨识的事件检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种非介入式负荷辨识的事件检测方法及系统。其中,该方法包括:基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波点的波动时间点集合;基于所述波动点的波动时间点集合,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
Description
技术领域
本申请涉及电力负荷用电监测特别是涉及一种非介入式负荷辨识的事件检测方法及系统。
背景技术
工商业用户和居民用户的用电负荷相比,其用电设备种类繁多,且启动方式相差较大,稳态运行时波动较大,启动的暂态时间差异也比较明显,适用于居民用户的非介入式负荷辨识事件检测方案并不完全适用于工商业用户,容易出现漏判和误判现象。此外,居民负荷的启停阶段的暂态过程通常在5s以内,工商业负荷的暂态过程多在1min以上,需要准确判断设备开启和关闭状态中暂态开始和暂态结束四类状态。
现有工商业用户的负荷的事件检测方法,鲁棒性不强、不可以支撑长暂态过程、不能准确判断暂态开始与结束。
发明内容
本公开的实施例提供了一种非介入式负荷辨识的事件检测方法及系统,以至少解决现有技术中存在的现有工商业用户的负荷的事件检测方法,鲁棒性不强、不可以支撑长暂态过程、不能准确判断暂态开始与结束的技术问题。
根据本公开实施例的一个方面,提供了一种非介入式负荷辨识的事件检测方法,包括:基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点的波动时间点集合;
基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽;
当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;
当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
根据本公开实施例的另一方面,还提供了一种非介入式负荷辨识的事件检测系统,包括:
获取波动点模块,用于基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点的波动时间点集合;
确定窗宽模块,用于基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽;
判定开始状态模块,用于当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;
判定负荷暂态模块,用于当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
在本发明中,通过新增稳态窗,首次提出开启暂态结束点和关闭暂态结束点的判断方法。在波动点的基础上进行状态判断,无需实时计算,资源占用率较低。改进偏移累加量判定方法,降低对于负荷高频波动情况下的误判率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解,构成本申请的一部分,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。在附图中:
图1是根据本公开实施例所述的一种非介入式负荷辨识的事件检测方法的流程示意图;
图2是根据本公开实施例所述的一种非介入式负荷辨识的事件检测系统的示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
根据本实施例的第一个方面,提供了一种非介入式负荷辨识的事件检测方法100。参考图1所示,该方法100包括:
S102: 基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点的波动时间点集合;
S104: 基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽;
S106: 当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;
S108: 当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
具体地,本实施例首先基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,应用自适应抽样方法获取波形的波动点,设定基态窗、监测窗和稳态窗,比较基态窗和监测窗之间的差值,确认启动/停机暂态开始点,比较监测窗和稳态窗之间的差值,确认启动/停机暂态结束点。其中暂态开始点与暂态结束点成一一对应的关系,完成暂态开始点的判断后再进入暂态结束点的判断。
具体步骤如下:
步骤1:基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并应用自适应抽样方法获取有功功率波形的波动点;
步骤3:进入暂态开始状态的时间点判断流程,设定基态窗和检测窗,计算基态窗内的有功功率均值,改进CUSUM方法,计算检测窗与基态窗内的差值累加和,当累加和大于判定阈值时,当前时间点为启动/停机暂态开启点;
步骤4:当判定出现负荷暂态开始时间点,进入暂态结束时间点判断流程,当完成暂态结束时间点判断后,才能进入下一次的负荷暂态开始时间点判断,设定检测窗和稳态窗,计算稳态窗内的有功功率均值和方差,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和,当累加和稳态窗内有功功率方差均满足判定条件时,当前时间点为启动/停机暂态结束点。
进一步,所述步骤1包括以下的步骤:
步骤1.2:对有功功率波形进行中值滤波,设定滤波窗宽为q,保留波动上升沿与下降沿,消除噪声干扰;
步骤1.3:初始化异动点判定条件,判定当前点是否属于临界点和异动点,并根据当前时间点的有功功率值实时更新双重判定阈值;
步骤1.4:完成总线侧多维特征量序列的异动点判定,保留序列中的异动点,完成自适应抽样,在保留原始波形轮廓信息的基础上,完成波动信号的有效抽样;
进一步,所述步骤2包括以下的步骤:
步骤2.1:计算波动时间点之间的时间差,并进行排序,得到差值集合
其中a为设定的判定阈值。
进一步,所述步骤3包括以下的步骤:
步骤3.2:计算基态窗内的有功功率基准值:
进一步,所述步骤4包括以下的步骤:
步骤4.2:计算稳态窗内的有功功率稳态值和方差:
可选地,基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点的波动时间点集合,包括:
对所述有功功率时序序列的有功功率波形进行中值滤波,设定滤波窗宽为q,保留波动上升沿与下降沿,根据所述上升沿与所述下降沿,消除噪声干扰;
可选地,基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽,包括:
其中,n为波动时间点的序列号;
其中a为设定的判定阈值。
可选地,当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点,包括:
其中,为所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率为基态窗以及检测窗的窗宽,为在所述第一波动时间点往前数窗宽的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽对应的有功功率,为与在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间对应的功率,为所述第一波动时间点的有功功率;
为所述第一波动时间点的检测窗内的有功功率,为第一波动时间点加1秒的时间,为第一波动时间点加2秒的时间,为在所述第一波动时间点往后数窗宽的时间,为第一波动时间点加1秒的时间对应的有功功率,为为第一波动时间点加2秒的时间对应的有功功率,所述第一波动时间点往后数窗宽的时间对应的有功功率;
根据所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,计算所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率基准值:
遍历所述检测窗内的有功功率值,基于CUSUM方法进行改进,计算累加所述检测窗内的有功功率值,确定检测窗内的有功功率累加值:
可选地,当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点,包括:
其中,为所述第二波动时间点的检测窗内的有功功率,为检测窗以及稳态窗的窗宽,为在所述第二波动时间点往前数窗宽的时间,为在所述第二波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间,为在所述第二波动时间点往前数窗宽对应的有功功率,为与在所述第二波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间对应的功率,为所述第二波动时间点的有功功率;
为所述第二波动时间点的稳态窗内的有功功率,为第二波动时间点加1秒的时间,为第二波动时间点加2秒的时间,为在所述第二波动时间点往后数窗宽的时间,为第二波动时间点加1秒的时间对应的有功功率,为第二波动时间点加2秒的时间对应的有功功率,所述第二波动时间点往后数窗宽的时间对应的有功功率;
根据所述第二波动时间点的稳态窗内的有功功率,计算稳态窗内的有功功率稳态值和稳态窗内的方差:
从而,通过新增稳态窗,首次提出开启暂态结束点和关闭暂态结束点的判断方法。在波动点的基础上进行状态判断,无需实时计算,资源占用率较低。改进偏移累加量判定方法,降低对于负荷高频波动情况下的误判率。
根据本申请的另一个方面,还提供了一种非介入式负荷辨识的事件检测系统200。参考图2所示,该系统200包括:
获取波动点模块210,用于基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点 的波动时间点集合;
确定窗宽模块220,用于基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽;
判定开始状态模块230,用于当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;
判定负荷暂态模块240,用于当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
可选地,获取波动点模块210,包括:
消除噪声干扰子模块,用于对所述有功功率时序序列的有功功率波形进行中值滤波,设定滤波窗宽为q,保留波动上升沿与下降沿,根据所述上升沿与所述下降沿,消除噪声干扰;
可选地,确定窗宽模块220,包括:
其中,n为波动时间点的序列号
其中a为设定的判定阈值。
可选地,判定开始状态模块230,包括:
其中,为所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,为基态窗以及检测窗的窗宽,为在所述第一波动时间点往前数窗宽的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽对应的有功功率,为与在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间对应的功率,为所述第一波动时间点的有功功率;
为所述第一波动时间点的检测窗内的有功功率,为第一波动时间点加1秒的时间,为第一波动时间点加2秒的时间,为在所述第一波动时间点往后数窗宽的时间,为第一波动时间点加1秒的时间对应的有功功率,为第一波动时间点加2秒的时间对应的有功功率,所述第一波动时间点往后数窗宽的时间对应的有功功率;
计算有功功率基准值子模块,用于根据所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,计算所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率基准值:
确定有功功率累加值子模块,用于遍历所述检测窗内的有功功率值,基于CUSUM方法进行改进,计算累加所述检测窗内的有功功率值,确定检测窗内的有功功率累加值:
可选地,判定负荷暂态模块240,包括:
其中,为所述第二波动时间点的检测窗内的有功功率,为检测窗以及稳态窗的窗宽,为在所述第二波动时间点往前数窗宽的时间,为在所述第二波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间,为在所述第二波动时间点往前数窗宽对应的有功功率,为与在所述第二波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间对应的功率,为所述第二波动时间点的有功功率;
为所述第二波动时间点的稳态窗内的有功功率,为第二波动时间点加1秒的时间,为第二波动时间点加2秒的时间,为在所述第二波动时间点往后数窗宽的时间,为第二波动时间点加1秒的时间对应的有功功率,为第二波动时间点加2秒的时间对应的有功功率,所述第二波动时间点往后数窗宽的时间对应的有功功率;
计算稳态窗方差子模块,用于根据所述第二波动时间点的稳态窗内的有功功率,计算稳态窗内的有功功率稳态值和稳态窗内的方差:
本发明的实施例的一种非介入式负荷辨识的事件检测系统200与本发明的另一个实施例的一种非介入式负荷辨识的事件检测方法100相对应,在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现,例如,面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种非介入式负荷辨识的事件检测方法,其特征在于,包括:
基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点的波动时间点集合;
基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽;
当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;
当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点,包括:
其中,为所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,为基态窗以及检测窗的窗宽,为在所述第一波动时间点往前数窗宽的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽对应的有功功率,为与在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间对应的功率,为所述第一波动时间点的有功功率;
为所述第一波动时间点的检测窗内的有功功率,为第一波动时间点加1秒的时间,为第一波动时间点加2秒的时间,为在所述第一波动时间点往后数窗宽的时间,为第一波动时间点加1秒的时间对应的有功功率,为为第一波动时间点加2秒的时间对应的有功功率,所述第一波动时间点往后数窗宽的时间对应的有功功率;
根据所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,计算所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率基准值:
遍历所述检测窗内的有功功率值,基于CUSUM方法进行改进,计算累加所述检测窗内的有功功率值,确定检测窗内的有功功率累加值:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点,包括:
根据所述第二波动时间点的稳态窗内的有功功率,计算稳态窗内的有功功率稳态值和稳态窗内的方差:
设定参数,向前遍历检测窗内的有功功率值,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和:
6.一种非介入式负荷辨识的事件检测系统,其特征在于,包括:
获取波动点模块,用于基于实时采集的计量点电压电流波形计算实时的有功功率波形,并获取所述有功功率波形的波动点以及所述波动点的波动时间点集合;
确定窗宽模块,用于基于所述波动点的波动时间点集合,确定波动时间点之间的时间差,去除最大波动点和最小波动点的干扰项,计算剩余波动点差值的波动点均值,并将所述波动点均值作为窗宽;
判定开始状态模块,用于当暂态为开始状态时,根据所述窗宽,计算基态窗内的有功功率均值,并根据所述基态窗内的有功功率均值,确定检测窗内的有功功率累加值,当累加和大于判定阈值时,确定当前时间点为启动/停机暂态开启点;
判定负荷暂态模块,用于当暂态为负荷状态时,根据所述窗宽,计算检测窗与稳态窗内的差值累加和以及稳态窗方差,当所述差值累加和大于所述判定阈值,并且所述稳态窗方差小于预定参数与稳态窗内的有功功率稳态值的乘积时,确定当前时间点为启动/停机暂态结束点。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,判定开始状态模块,包括:
其中,为所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,为基态窗以及检测窗的窗宽,为在所述第一波动时间点往前数窗宽的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间,为在所述第一波动时间点往前数窗宽对应的有功功率,为与在所述第一波动时间点往前数窗宽再加1秒的时间对应的功率,为所述第一波动时间点的有功功率;
为所述第一波动时间点的检测窗内的有功功率,为第一波动时间点加1秒的时间,为第一波动时间点加2秒的时间,为在所述第一波动时间点往后数窗宽的时间,为第一波动时间点加1秒的时间对应的有功功率,为为第一波动时间点加2秒的时间对应的有功功率,所述第一波动时间点往后数窗宽的时间对应的有功功率;
计算有功功率基准值子模块,用于根据所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率,计算所述第一波动时间点的基态窗内的有功功率基准值:
确定有功功率累加值子模块,用于遍历所述检测窗内的有功功率值,基于CUSUM方法进行改进,计算累加所述检测窗内的有功功率值,确定检测窗内的有功功率累加值:
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,判定负荷暂态模块,包括:
计算稳态窗方差子模块,用于根据所述第二波动时间点的稳态窗内的有功功率,计算稳态窗内的有功功率稳态值和稳态窗内的方差:
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