CN202472690U - 基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统 - Google Patents
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Abstract
基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统，属于用电设备精细识别技术领域。它解决了现有电器识别装置无法对用户使用的电器种类进行精细识别的问题。它的多个电源分析识别器用于采集每个用电终端的电源信号，所有电源分析识别器的电源信号输出端连接电力线载波调制解调器的电源信号输入端，电力线载波调制解调器的电源信号输出端连接数据汇聚采集器的电源信号输入端，数据汇聚采集器采用无线通讯的方式将采集的数据传输给中央数据库服务器，中央数据库服务器的电源信号输出端连接查询终端计算机的电源信号输入端，查询终端计算机的控制信号输出端连接中央数据库服务器的控制信号输入端。本实用新型用于对用电设备进行识别。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统，属于用电设备精细识别技术领域。
背景技术
目前，非侵入式电器识别装置主要是依据线路上的稳态工作参数，来判断用户的电器属于阻性负载、感性负载还是容性负载，它同时可以判断每种负载的功率消耗情况。电器识别装置主要是用来判断用户是否存在对违规加热电器的使用，以便对其进行断电控制，多用于学校、宿舍等环境。现有电器识别装置仅能对电力消耗进行三种主要类别的区分，无法对具体的电器种类进行精细识别，同时不具备数据上传汇总功能。
实用新型内容
本实用新型是为了解决现有电器识别装置无法对用户使用的电器种类进行精细识别的问题，提供一种基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统。
本实用新型所述基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统，它包括多个电源分析识别器，它还包括电力线载波调制解调器、数据汇聚采集器、中央数据库服务器和查询终端计算机，
多个电源分析识别器分设于多个用电终端的电能表输出端，用于采集每个用电终端的电源信号，所有电源分析识别器的电源信号输出端连接电力线载波调制解调器的电源信号输入端，电力线载波调制解调器的电源信号输出端连接数据汇聚采集器的电源信号输入端，数据汇聚采集器采用无线通讯的方式将采集的数据传输给中央数据库服务器，中央数据库服务器的电源信号输出端连接查询终端计算机的电源信号输入端，查询终端计算机的控制信号输出端连接中央数据库服务器的控制信号输入端。
所述电源分析识别器由电源信号传感器、电源信号放大电路、模数转换器、信号处理器和数据通讯电路组成，
电源信号传感器用于采集每个用电终端的电源信号，电源信号传感器的电源信号输出端连接电源信号放大电路的电源信号输入端，电源信号放大电路的放大信号输出端连接模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端连接信号处理器的电源信号输入端，信号处理器的电源信号输出端连接数据通讯电路的电源信号输入端，数据通讯电路的电源信号输出端为电源分析识别器的电源信号输出端。
本实用新型的优点是：本实用新型能够通过对用电设备的开启和关闭瞬间对进户电源产生的暂态扰动特征进行实时采样，从而实现对用电负载电器的类型进行精细识别，并将识别数据上传至中央数据库服务器，可提供给电网企业进行管理和统计分析使用。所述基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统能够在不进入居民室内的情况下，对住户的电器类别和使用情况进行精细识别和连续记录，从而可以推断出居民用电类别、生活习惯等有用信息。大规模部署以后，可以用于智能电网管理、用电户类别区分、居民用电习惯统计、电力调度分配、商业数据统计、房屋空置情况统计、人口分布情况统计、居民生活水平统计、公共安全管理等多种方面。
附图说明：
图1为本实用新型的结构框图；
图2为电源分析识别器的结构框图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统，它包括多个电源分析识别器1，它还包括电力线载波调制解调器2、数据汇聚采集器3、中央数据库服务器4和查询终端计算机5，
多个电源分析识别器1分设于多个用电终端的电能表输出端，用于采集每个用电终端的电源信号，所有电源分析识别器1的电源信号输出端连接电力线载波调制解调器2的电源信号输入端，电力线载波调制解调器2的电源信号输出端连接数据汇聚采集器3的电源信号输入端，数据汇聚采集器3采用无线通讯的方式将采集的数据传输给中央数据库服务器4，中央数据库服务器4的电源信号输出端连接查询终端计算机5的电源信号输入端，查询终端计算机5的控制信号输出端连接中央数据库服务器4的控制信号输入端。
所述电源分析识别器1安装在每个住户的电能表输出端，对住户的进户电源进行采样分析；数据汇聚采集器3可连接在当地变电站的变压器的输出端，通过电力线载波调制解调器2采集所属区域内所有电源分析识别器1上传的数据；数据汇聚采集器3将所有数据汇总以后通过数据通讯网将打包后的数据上传至中央数据库服务器4。对查询终端计算机5进行操作，可实现对特定用户用电器使用情况的查询，或者统计特定范围内各种用电器的数量以及使用时间分布。
用电设备在启动和关闭的瞬间会对进户电力线的电压和电流产生一定的扰动，导致正弦波形受到暂态(瞬态)扰动，因而产生畸变。畸变的主要特征包括电压和电流波形、峰值和持续时间以及两者之间相位夹角。本实施方式结合瞬时电压和电流的上升或下降，可 以精细识别出用户所使用电器设备的明确类别和部分具体型号，并同时记录用电设备的开关时间。它能够在电源进户位置对电源进行采样，同预先定义的每种电器特征指纹数据进行比对，从而判断出用户所使用电器的种类和使用习惯，并将获取的数据通过智能电网的电力线载波通讯系统汇总至中央数据库服务器4进行统计分析。
本实施方式通过对居民用电进户电力线电压和电流的密集采样，将居民所使用电器在开启和关闭瞬间对进户电源的暂态扰动数据进行提取分析，同预先存储的多种不同用电器特征库进行查找比对，从而精细识别出该用电器的具体类型。例如可精细识别台式计算机、笔记本电脑、液晶电视机、阴极射线管电视机、洗衣机、电冰箱、空调、微波炉、传真机、工业生产设备、日光灯、白炽灯等类别，并同时判断出每种电器的功耗情况。所述用电设备精细识别系统具备数据传输接口，可以将数据通过电力线载波通讯网络或者网络运营商的计算机通讯网络上传至中央数据库服务器4。
具体实施方式二：本实施方式为对实施方式一进一步说明，所述电源分析识别器1由电源信号传感器1-1、电源信号放大电路1-2、模数转换器1-3、信号处理器1-4和数据通讯电路1-5组成，
电源信号传感器1-1用于采集每个用电终端的电源信号，电源信号传感器1-1的电源信号输出端连接电源信号放大电路1-2的电源信号输入端，电源信号放大电路1-2的放大信号输出端连接模数转换器1-3的模拟信号输入端，模数转换器1-3的数字信号输出端连接信号处理器1-4的电源信号输入端，信号处理器1-4的电源信号输出端连接数据通讯电路1-5的电源信号输入端，数据通讯电路1-5的电源信号输出端为电源分析识别器1的电源信号输出端。
所述电源信号传感器1-1将用户进户电源的电压和电流信号采集回来，经过电源信号放大电路1-2对信号进行放大输出给模数转换器1-3，模数转换器1-3对信号进行高频率密集采样，采样后的数字信息提供给信号处理器1-4，信号处理器1-4再将处理结果通过数据通讯电路1-5上传给本区域内的数据汇聚采集器3。
本实施方式的识别结果精度高，支持信号叠加，多个电器同时开启也能正常被识别。
使用时，将电源分析识别器1的采集探头连接到住户电表的输出零线和火线上，将其数据通讯接口连接到智能电表的数据通讯接口上，通过参数设置接口设置好工作参数。数据汇聚采集器3的数据采集接口连接到变压器前的电力线载波数据通讯设备的数据接口上，对所有下属的电源分析识别器1数据进行汇总采集。数据汇聚采集器3的网络通讯接口连接到数据通讯网络的以太网接口上，将汇总的数据上传至中央数据库服务器4。中央数 据库服务器4安装在电力调度通讯中心，使用大型数据库软件记录每户电器的类型和使用时间。在中央数据库服务器4所在的网络内连接查询终端计算机5，通过查询终端计算机5内安装的客户端查询软件对数据库内容进行检索查询。
本实用新型可用于判断用户属于居住、商业还是生产等不同类型，为电力稽查提供帮助：
例如正常居民用电特征主要包括冰箱、洗衣机、照明、电视、电脑等，耗电量有限；商业用户主要包括长时间照明用电、多台电脑、打印机、复印机、传真机等；生产型用户通常都有长时间连续运转的电机设备。通过分析用户的用电模式可以相当准确地判断出每个用电户的特征类型。
统计和预测区域内用电设备的种类和使用习惯，便于电网企业对电能的合理调度分配：
以电器类型细分的用电负载曲线可以很容易地判断一定区域内的用电规律，还可以根据天气预报来预测空调或取暖设备的用电消耗，根据节假日预测文化娱乐电器的用电消耗。从而为电能的合理调度分配提供依据。
统计工商业和居民区的地理分布，为相关政府部门提供决策依据：
可以将不同类型用户的数量和规模在电子地图上以图形方式表现出来，同时可以根据时间变化来演示活跃状态，时间单位可以从小时到年度。对相关部门制定区域发展规划、交通疏导策略等政策提供依据。
统计房屋空置情况，人口分布情况，居民生活水平等数据辅助相关部门决策：
根据用电习惯可以随时对一定区域内房屋的空置情况，人口分布情况和居民生活水平等数据进行相当准确的统计。从而为电力系统和政府部门制定长期发展规划提供有力的帮助。
根据用电习惯变化判断居住人员变化，辅助公共安全管理：
可以根据用户用电习惯的明显变化来判断房屋的转让、出租、人员增减等变化。
统计某种电器使用分布情况，提供家电企业辅助生产和销售决策：
本实用新型所述的用电设备精细识别系统可以很容易地统计出一定区域内某种电器的使用分布情况，能够帮助家电企业根据情况来设立销售和服务网点。
用于判断用户生活习惯，便于广告投放和商业决策：
根据用户用电设备的类型和使用习惯可以对用户的生活习惯进行粗略估计。例如白班型、夜班型、SOHO型、老人留守型、照顾儿童型、在外就餐型、旅游出差型。从而为商服网点设立、广告投放等商业行为提供指导。
Claims (2)
1.一种基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统，它包括多个电源分析识别器(1)，其特征在于：它还包括电力线载波调制解调器(2)、数据汇聚采集器(3)、中央数据库服务器(4)和查询终端计算机(5)，
多个电源分析识别器(1)分设于多个用电终端的电能表输出端，用于采集每个用电终端的电源信号，所有电源分析识别器(1)的电源信号输出端连接电力线载波调制解调器(2)的电源信号输入端，电力线载波调制解调器(2)的电源信号输出端连接数据汇聚采集器(3)的电源信号输入端，数据汇聚采集器(3)采用无线通讯的方式将采集的数据传输给中央数据库服务器(4)，中央数据库服务器(4)的电源信号输出端连接查询终端计算机(5)的电源信号输入端，查询终端计算机(5)的控制信号输出端连接中央数据库服务器(4)的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于暂态扰动特征的用电设备精细识别系统，其特征在于：所述电源分析识别器(1)由电源信号传感器(1-1)、电源信号放大电路(1-2)、模数转换器(1-3)、信号处理器(1-4)和数据通讯电路(1-5)组成，
电源信号传感器(1-1)用于采集每个用电终端的电源信号，电源信号传感器(1-1)的电源信号输出端连接电源信号放大电路(1-2)的电源信号输入端，电源信号放大电路(1-2)的放大信号输出端连接模数转换器(1-3)的模拟信号输入端，模数转换器(1-3)的数字信号输出端连接信号处理器(1-4)的电源信号输入端，信号处理器(1-4)的电源信号输出端连接数据通讯电路(1-5)的电源信号输入端，数据通讯电路(1-5)的电源信号输出端为电源分析识别器(1)的电源信号输出端。
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