CN206223887U - 一种具备负荷识别功能的智能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具备负荷识别功能的智能装置，其技术方案是，一种基于模型匹配的具备负荷识别功能的智能装置，其特征在于，所述装置具有电参数提取，负荷识别的功能，它包括电压采集模块、电流采集模块、模数转换模块、电参数提取模块、数据存储模块1、主控制器、数据处理模块、数据存储模块2、FLASH存储器、无线通信模块和电源模块。电压采集模块通过电压互感器采集负荷的正常工作电压；电流采集模块通过电流互感器采集负荷的正常工作电流；模数转换模块用于将模拟的电压电流信号转换为数字信号；电参数提取模块用于提取负荷正常工作时电压电流信号中的有用信息，包括稳态电压和稳态电流；数据存储模块1用于存储各负荷以及待识别负荷的稳态电压和稳态电流数据；主控制器控制整个装置的运行；数据处理模块以稳态数据为特征，为家电负荷建立相应模型，以及对待识别负荷进行模型匹配；数据存储模块2与数据处理模块双向连接，用于存储各负荷的模型结构、模型参数以及用于模型检验的数据长度，并为负荷识别提供依据；FLASH存储器与数据处理模块单向连接，用于存储识别结果以供后期分析；无线通信模块与FLASH存储器单向连接，用于将识别结果传递到上层数据分析中心方便进行能效分析和家电负荷管理；电源模块为整个装置提供动力。本实用新型简单可行，安装维护方便，无需侵入负荷内部即可识别运行负荷种类，识别准确率高，运算速率快。
Description
技术领域
本实用新型属于电力负荷识别技术领域，具体讲是一种具备负荷识别功能的智能装置。
背景技术
家庭用户是智能电网重要的消耗端，也是微电网的重要组成部分。目前，电网的智能化程度很大程度上受限于需求侧管理技术的发展，家电负荷识别是需求侧管理的关键基础，通过负荷识别可以在线监测各类家电的使用情况，实现电费的分类计量。这不仅可以使用户及时了解自己的用电情况，合理安排各类电器的用电时间，减少电费支出；也有助于电力公司了解用户负荷构成，实现与用户的实时互动，加强负荷侧管理实现降低峰谷差、节约能源等目的。
家电负荷监测技术分为两种：侵入式负荷监测和非侵入式负荷监测（Non-intrusive Load Monitoring, NILM）。传统的侵入式负荷监测需要在每个家电负荷内部安装采集传感装置，不仅成本较高，而且安装维护复杂；非侵入方法无需侵入负荷内部，仅依靠该负荷的用电信息即可通过信号分析与处理技术进行负荷识别，该方法成本低，安装维护方便，且适合在线监测，不会对监测系统内部产生干扰。
负荷识别算法是NILM的核心内容，也是研究的重点和难点。非侵入式负荷识别方法大致分为两类，一类是以暂稳态信息为特征的负荷识别，大多依靠负荷投切时带来的电压扰动或隐含在功率以及电流中的信息来识别负荷，不易识别多种电器混合的情况。另一类是以模式分类和智能计算为基础的识别方法，该方法需要花费大量时间进行样本数据的训练和学习，而且一旦负荷种类发生变化，则要重新进行训练和学习。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具备负荷识别功能的智能装置，具有便捷式部署、使用方便识别准确率高、运算效率快等特点。
为此，本实用新型提供了如下的技术方案：
一种具备负荷识别功能的智能装置，包括电压采集模块、电流采集模块、模数转换模块、电参数提取模块、数据存储模块1、主控制器、数据处理模块、数据存储模块2、FLASH存储器、无线通信模块和电源模块；
电压采集模块通过电压互感器采集负荷的正常工作电压；电流采集模块通过电流互感器采集负荷的正常工作电流；模数转换模块与电压采集模块和电流采集模块单向连接，用于将模拟的电压电流信号转换为数字信号；电参数提取模块与模数转换模块单向连接，用于提取负荷正常工作时电压电流信号中的有用信息，包括稳态电压和稳态电流；数据存储模块1与电参数提取模块单向连接，用于存储各负荷以及待识别负荷的稳态电压和稳态电流数据；主控制器与电参数提取模块和数据处理模块双向连接，用于控制整个装置的运行；数据处理模块与数据存储模块1单向连接，以稳态数据为特征，为家电负荷建立相应模型，以及对待识别负荷进行模型匹配；数据存储模块2与数据处理模块双向连接，用于存储各负荷的模型结构、模型参数以及用于模型检验的数据长度，并为负荷识别提供依据；FLASH存储器与数据处理模块单向连接，用于存储识别结果以供后期分析；无线通信模块与FLASH存储器单向连接，用于将识别结果传递到上层数据分析中心方便进行能效分析和家电负荷管理；电源模块为整个装置提供动力。
数据处理模块包括预处理模块和负荷识别模块，预处理模块用于对待识别负荷进行分类，初步划分为线性负荷和非线性负荷两类；负荷识别模块以数据存储模块2中的模型库为依据对待识别负荷进行模型匹配分析。
本实用新型的有益效果是：提供了一种以系统辨识理论为基础，以稳态电压、稳态电流为特征的模型匹配方案用于负荷识别，本实用新型简单可行，安装维护方便，无需侵入负荷内部即可识别运行负荷种类，识别准确率高，运算速率快，并且当有新负荷加入用电网络时，无需重新进行大规模的数据学习和训练，只需提取该负荷的稳态电压和稳态电流特性，构建该负荷的模型加入相应的数据存储模块即可，省去了大量的时间。
附图说明
图1为本实用新型一种具备负荷识别功能的智能装置的结构示意图。
图2为本实用新型一种具备负荷识别功能的智能装置的典型应用场景图。
具体实施方式
下面结合附图与实例对本实用新型作进一步说明。
图1是一种具备负荷识别功能的智能装置的结构示意图，包括：101电压采集模块、102电流采集模块、103模数转换模块、104电参数提取模块、105数据存储模块1、106主控制器、107数据处理模块、108数据存储模块2、109FLASH存储器、110无线通信模块和111电源模块。
101电压采集模块用于采集负荷的正常工作电压；
102电流采集模块用于采集负荷的正常工作电流；
103模数转换模块与电压采集模块和电流采集模块单向连接，用于将模拟的电压电流信号转换为数字信号；
104电参数提取模块与模数转换模块单向连接，用于提取负荷正常工作时电压电流信号中的有用信息，包括稳态电压和稳态电流；
105数据存储模块1与电参数提取模块单向连接，用于存储各负荷以及待识别负荷的稳态电压和稳态电流数据；
106主控制器与电参数提取模块和数据处理模块双向连接，用于控制整个装置的运行；
107数据处理模块与数据存储模块1单向连接，以稳态数据为特征，为家电负荷建立相应模型，以及对待识别负荷进行模型匹配；
108数据存储模块2与数据处理模块双向连接，用于存储各负荷的模型结构、模型参数以及用于模型检验的数据长度，并为负荷识别提供依据；
109FLASH存储器与数据处理模块单向连接，用于存储识别结果以供后期分析；
110无线通信模块与FLASH存储器单向连接，用于将识别结果传递到上层数据分析中心方便进行能效分析和家电负荷管理；
111电源模块为整个装置提供动力。
图2是一种具备负荷识别功能的智能装置的典型应用场景图。通过在负荷外部采集电压电流数据即可通过负荷识别智能装置辨识该负荷类型。
以上对本实用新型实施进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本实用新型进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。
Claims (2)
1.一种具备负荷识别功能的智能装置，其特征在于，它包括：电压采集模块、电流采集模块、模数转换模块、电参数提取模块、数据存储模块1、主控制器、数据处理模块、数据存储模块2、FLASH存储器、无线通信模块和电源模块；
电压采集模块通过电压互感器采集负荷的正常工作电压；电流采集模块通过电流互感器采集负荷的正常工作电流；模数转换模块与电压采集模块和电流采集模块单向连接，用于将模拟的电压电流信号转换为数字信号；电参数提取模块与模数转换模块单向连接，用于提取负荷正常工作时电压电流信号中的有用信息，包括稳态电压和稳态电流；数据存储模块1与电参数提取模块单向连接，用于存储各负荷以及待识别负荷的稳态电压和稳态电流数据；主控制器与电参数提取模块和数据处理模块双向连接，用于控制整个装置的运行；数据处理模块与数据存储模块1单向连接，以稳态数据为特征，为家电负荷建立相应模型，以及对待识别负荷进行模型匹配；数据存储模块2与数据处理模块双向连接，用于存储各负荷的模型结构、模型参数以及用于模型检验的数据长度，并为负荷识别提供依据；FLASH存储器与数据处理模块单向连接，用于存储识别结果以供后期分析；无线通信模块与FLASH存储器单向连接，用于将识别结果传递到上层数据分析中心方便进行能效分析和家电负荷管理；电源模块为整个装置提供动力。
2.根据权利要求1所述的一种具备负荷识别功能的智能装置，其特征在于：数据处理模块包括预处理模块和负荷识别模块，预处理模块用于对待识别负荷进行分类，初步划分为线性负荷和非线性负荷两类；负荷识别模块以数据存储模块2中的模型库为依据对待识别负荷进行模型匹配分析。
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2016
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