PL248440B1 - Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers - Google Patents

Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers

Info

Publication number
PL248440B1
PL248440B1 PL449468A PL44946824A PL248440B1 PL 248440 B1 PL248440 B1 PL 248440B1 PL 449468 A PL449468 A PL 449468A PL 44946824 A PL44946824 A PL 44946824A PL 248440 B1 PL248440 B1 PL 248440B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
module
change
oee
decision
matrix
Prior art date
Application number
PL449468A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL449468A1 (en
Inventor
Robert Łukaszewski
Krzysztof Dowalla
Ryszard Kowalik
Augustyn Wójcik
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL449468A priority Critical patent/PL248440B1/en
Publication of PL449468A1 publication Critical patent/PL449468A1/en
Priority to PCT/IB2025/058064 priority patent/WO2026033467A2/en
Publication of PL248440B1 publication Critical patent/PL248440B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • H02J13/12Monitoring network conditions, e.g. electrical magnitudes or operational status
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • H02J13/14Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network the power network being locally controlled, e.g. home energy management systems [HEMS]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/001Arrangements for handling faults or abnormalities, e.g. emergencies or contingencies
    • H02J3/0012Arrangements for handling faults or abnormalities, e.g. emergencies or contingencies characterised by the contingency detection means in AC networks, e.g. using phasor measurement units [PMU], synchrophasors or contingency analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2204/00Indexing scheme relating to details of tariff-metering apparatus
    • G01D2204/20Monitoring; Controlling
    • G01D2204/24Identification of individual loads, e.g. by analysing current/voltage waveforms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych i sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników, w szczególności z układami uczenia i detekcji zmian tych stanów. Urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE w sieci elektroenergetycznej zawiera tor napięciowy, który zawiera moduł pomiaru napięcia (22). Wejście modułu pomiaru napięcia (22) jest dołączone równolegle do sieci elektroenergetycznej, a wyjście poprzez moduł detekcji fazy (10) do modułu wyboru próbek (9). Urządzenie zawiera tor prądowy, który zawiera moduł pomiaru prądu (32), którego wejście połączone jest w sposób szeregowy do sieci elektroenergetycznej, a wyjście do modułu wyboru próbek (9). Wyjście modułu wyboru próbek (9) jest dołączone do modułu formowania macierzy (11), przy czym macierz próbek z modułu formowania macierzy (11) zawiera wstępnie określoną liczbę ostatnich K okresów sygnału napięcia oraz m próbek chwilowej wartości prądu dla każdego z ostatnich K okresów. Wyjście modułu formowania macierzy (11) poprzez moduł filtracji (12) i poprzez moduł detekcji potencjalnych zdarzeń (13) jest dołączony do modułu wyznaczania wektorów zmian (15). Moduł detekcji potencjalnych zdarzeń (13) jest przystosowany do przekazywania na wejście modułu wyznaczania wektora zmian (15) macierzy próbek z modułu formowania macierzy (11) oraz dodatkowej informacji o numerze okresu, w którym wystąpiła potencjalna zmiana trybu pracy OEE. Moduł wyznaczania wektorów zmian (15) jest przystosowany do wyznaczania wektorów zmian, które to wektory zmian są przez wyjście modułu wyznaczania wektorów zmian (15) przekazywane do wejścia modułu decyzyjnego (18). Ponadto na wejście modułu decyzyjnego (18) dołączone jest wyjście modułu pamięci wzorców (17) OEE. Wyjście modułu decyzyjnego (18) zapewnia informacje o detekcji zmiany trybu pracy lub identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE.The subject of the application is a device for detecting a change in operating mode and identifying electrical receivers and a method for detecting a change in operating mode and identifying receivers, in particular with learning systems and detecting changes in these states. The device for detecting a change in operating mode and identifying OEE electrical energy receivers in an electrical power network comprises a voltage path that includes a voltage measurement module (22). The input of the voltage measurement module (22) is connected in parallel to the power network, and the output via a phase detection module (10) to a sample selection module (9). The device comprises a current path that includes a current measurement module (32), the input of which is connected in series to the power network and the output to the sample selection module (9). The output of the sample selection module (9) is connected to a matrix forming module (11), wherein the sample matrix from the matrix forming module (11) contains a predetermined number of the last K periods of the voltage signal and m samples of the instantaneous current value for each of the last K periods. The output of the matrix forming module (11) is connected to the change vector determination module (15) via the filtration module (12) and the potential event detection module (13). The potential event detection module (13) is adapted to transmit to the input of the change vector determination module (15) the sample matrix from the matrix forming module (11) and additional information about the period number in which a potential change in the OEE operating mode occurred. The change vector determination module (15) is adapted to determine change vectors, which change vectors are transmitted via the output of the change vector determination module (15) to the input of the decision module (18). Furthermore, the output of the OEE pattern memory module (17) is connected to the input of the decision module (18). The output of the decision module (18) provides information on the detection of a change in the operating mode or the identification of OEE electrical energy consumers.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych i sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych, w szczególności z układami uczenia i detekcji zmian tych stanów.The subject of the invention is a device for detecting a change in the operating mode and identifying electrical receivers and a method for detecting a change in the operating mode and identifying electrical receivers, in particular with systems for learning and detecting changes in these states.

Urządzenia NILM (ang. nonintrusive load monitoring) lub inaczej NIALM (ang. nonintrusive appliance load monitoring), dostarczają informacji o zużyciu energii przez poszczególne odbiorniki energii elektrycznej (OEE) w danym obwodzie sieci zasilania niskiego napięcia (Nn). Istotną cechą systemów NILM jest to, że pomiary dokonywane są tylko w jednym punkcie takiego obwodu, najczęściej w pobliżu licznika energii lub skrzynki z bezpiecznikami. Celem działania urządzeń i systemów NILM jest dostarczenie użytkownikom końcowym szczegółowych informacji dotyczących zużycia energii przez wszystkie lub część odbiorników energii elektrycznej (OEE) z obszaru sieci tego użytkownika (mieszkanie, dom lub budynek wielorodzinny). Działanie systemu NILM umożliwia poznanie nawyków użytkownika w zakresie zużycia energii, a tym samym zwiększenie jego świadomości w tym zakresie, co według badań (International Energy Agency (IEA) World Energy Outlook (WEO), 2022) prowadzi do obniżenia zużycia energii.NILM (nonintrusive load monitoring) devices, or NIALM (nonintrusive appliance load monitoring), provide information on the energy consumption of individual electrical appliances (OEE) in a given circuit of a low-voltage (LV) power network. A significant feature of NILM systems is that measurements are taken at only one point in such a circuit, usually near the energy meter or fuse box. The purpose of NILM devices and systems is to provide end users with detailed information on the energy consumption of all or some of the electrical appliances (OEE) within the user's network area (apartment, house, or multifamily building). NILM systems enable the understanding of user energy consumption habits, thereby increasing their awareness in this area, which, according to research (International Energy Agency (IEA) World Energy Outlook (WEO), 2022), leads to reduced energy consumption.

Systemy i urządzenia NILM monitorują z założenia jedynie główny obwód, który doprowadza prąd i napięcie do obszaru użytkownika, np. domu, budynku lub innej lokalizacji i na podstawie zmian w sygnałach tam występujących, ustalają który lub które OEE wewnątrz tej lokalizacji jest włączone i w jakim stanie pracy aktualnie OEE się znajduje. Główną zaletą systemów NILM jest to, że nie ma konieczności instalacji wielu urządzeń pomiarowych przy każdym z OEE (jak to się dzieje w systemach klasy ILM - ang. intrusive load monitoring), co w efekcie powinno skutkować zmniejszeniem ceny wytworzenia systemu monitorowania energii i jednocześnie znacząco ułatwić jego instalację w już istniejących lokalizacjach. W wyniku działania systemu NILM użytkownik końcowy może otrzymać raport, który wyszczególnia indywidulane zużycie energii dla przynajmniej części OEE w obszarze tego użytkownika.NILM systems and devices are designed to monitor only the main circuit that supplies current and voltage to the user's area, such as a home, building, or other location. Based on changes in the signals occurring there, they determine which energy-consuming appliances (EE) within that location are on and what their current operating state is. The main advantage of NILM systems is that there is no need to install multiple measuring devices at each EE (as is the case with ILM (intrusive load monitoring) systems), which should ultimately reduce the cost of developing an energy monitoring system and significantly simplify its installation in existing locations. As a result of the NILM system, the end user can receive a report detailing the individual energy consumption for at least a portion of the EE within that user's area.

W każdym urządzeniu NILM można wyróżnić blok akwizycji, rejestrujący próbki sygnałów prądu i napięcia oraz blok przetwarzania próbek, w którym zastosowane algorytmy wyznaczają rozkład obciążenia obwodu na poszczególne OEE. Urządzenia NILM wykorzystują metody przetwarzania danych do wydobycia cech sygnałów, na podstawie których algorytmy sztucznej inteligencji dokonują analizy aktualnych stanów pracy poszczególnych OEE. Wynikiem tej analizy jest informacja, które OEE są włączone w danym momencie i ew. w jakim trybie pracy się aktualnie znajdują. Informacja ta umożliwia oszacowanie zużycia energii elektrycznej przez poszczególne OEE. Pojedyncze OEE jest rozpoznawane w oparciu o tzw. sygnaturę (wzorzec), która może być np. wektorem danych numerycznych, umożliwiającym rozpoznawanie OEE oraz ich stanów pracy.Each NILM device comprises an acquisition block, which records current and voltage signal samples, and a sample processing block, where algorithms determine the distribution of circuit load across individual electronic equipment (OEE). NILM devices utilize data processing methods to extract signal characteristics, which are then used by artificial intelligence algorithms to analyze the current operating states of individual OEEs. The result of this analysis is information about which OEEs are currently on and, if applicable, their current operating mode. This information enables the estimation of electrical energy consumption by individual OEEs. Individual OEEs are identified based on a signature (pattern), which can be, for example, a numerical data vector enabling the recognition of OEEs and their operating states.

Dotychczas opracowane urządzenia wykorzystujące metody NILM nie umożliwiają bezbłędnej identyfikacji wszystkich OEE wykorzystywanych w obszarze użytkownika, takim jak gospodarstwo domowe, co było motywacją do opracowania własnych, skutecznych i tanich w implementacji metod do stosowania w urządzeniu NILM.The devices developed so far using NILM methods do not enable the accurate identification of all OEE used in the user area, such as a household, which was the motivation to develop our own, effective and cheap to implement methods for use in the NILM device.

Jedną z metod przezwyciężenia znanych ze stanu techniki niedoskonałości metod NILM jest opracowanie modeli matematycznych (np. w postaci równań stanów układu dynamicznego), odzwierciedlających właściwości fizyczne niektórych OEE, jak np. w rozwiązaniu ujawnionym i opublikowanym w dokumencie patentowym EP2686937B1 oraz w innych publikacjach np. [Wittmann, F.M.; Lopez, J.C.; Rider, M.J. Nonintrusive Load Monitoring Algorithm Using Mixed-Integer Linear Programming. IEEE Trans. Consum. Electron. 2018, 64, 180-187, doi:10.1109/TCE.2018.2843292].One of the methods to overcome the known shortcomings of NILM methods is to develop mathematical models (e.g. in the form of state equations of a dynamic system) reflecting the physical properties of some OEE, as in the solution disclosed and published in patent document EP2686937B1 and in other publications, e.g. [Wittmann, F.M.; Lopez, J.C.; Rider, M.J. Nonintrusive Load Monitoring Algorithm Using Mixed-Integer Linear Programming. IEEE Trans. Consum. Electron. 2018, 64, 180-187, doi:10.1109/TCE.2018.2843292].

Sposoby przedstawione w tych ujawnieniach, nie doczekały się do chwili obecnej wdrożenia, głównie z powodu, że modele w nich zawarte są zbyt uproszczone i nie dają zadowalających efektów identyfikacji OEE (szczególnie w warunkach rzeczywistego ich użytkowania). Trzeba w tym miejscu zaznaczyć, iż stworzenie dobrego i wystarczającego modelu uniwersalnego dla OEE jest zadaniem otwartym i trudnym z uwagi na skomplikowaną fizyczną naturę większości OEE.The methods presented in these disclosures have not been implemented to date, primarily because the models they contain are overly simplified and do not provide satisfactory OEE identification results (especially in real-world use). It should be noted that creating a good and sufficient universal OEE model is an open and difficult task due to the complex physical nature of most OEE.

Z drugiej strony stosowanie modeli matematycznych, które i tak są już skomplikowane, wymaga skomplikowanych metod obliczeniowych oraz dużej mocy obliczeniowej w posługiwaniu się tymi modelami podczas identyfikacji OEE. Stworzenie dokładnego urządzenia NILM wykorzystującego model matematyczny OEE jest trudne w realizacji, z uwagi na wysokie koszty produkcji.On the other hand, using mathematical models, which are already complex, requires complex computational methods and significant computing power to use these models to identify OEE. Creating an accurate NILM device using a mathematical OEE model is difficult due to the high production costs.

Z uwagi na przytoczone tu wady istniejących rozwiązań w zakresie detekcji potencjalnych zdarzeń, korzystnym byłoby, więc praktyczne rozwiązanie problemu skutecznej detekcji potencjalnych zmian OEE jednocześnie nie wymagającej wielu zasobów sprzętowych urządzenia NILM.Due to the shortcomings of existing solutions for detecting potential events mentioned here, it would be beneficial to have a practical solution to the problem of effective detection of potential OEE changes that does not require many hardware resources of the NILM device.

Znane ze stanu techniki systemy i metody identyfikacji OEE, wykorzystujące np. Ukryte Modele Markova albo analizę częstotliwościową EMI, albo wspomniane modele matematyczne są trudne do przeniesienia na małe i tanie urządzenia, które mogłyby być instalowane poza specjalistycznym laboratorium w warunkach rzeczywistych (np. w skrzynce bezpiecznikowej w mieszkaniu).State-of-the-art systems and methods for OEE identification, using e.g. Hidden Markov Models or EMI frequency analysis, or the above-mentioned mathematical models, are difficult to transfer to small and cheap devices that could be installed outside a specialized laboratory in real-world conditions (e.g. in a fuse box in an apartment).

W celu poprawienia niskiej skuteczności systemów NILM stosowane są w znanych ze stanu techniki rozwiązaniach dodatkowe czujniki, nie związane z sygnałami elektrycznymi pochodzącymi z sieci zasilania Nn, jak np. w wynalazku ujawnionych i opisanych pod numerami: US11036189B2 oraz w artykułach naukowych np.: [Zhao, T.; Zhang, C.; Ujeed, T.; Ma, L. Online Methodology for Separating the Power Consumption of Lighting Sockets and Air-Conditioning in Public Buildings Based on an Outdoor Temperature Partition Model and Historical Energy Consumption Data. Appl. Sci. 2021, 11, 1-23, doi:10.3390/app11031031]. Zwykle są to czujniki dające informacje środowiskowe, np. o temperaturze, oświetleniu, dźwięku, wibracjach itp., ale też dane z innych mediów np. z sieci LAN - przykładem mogą być publikacje patentów nr US10175276B2 lub US9699529B1. Informacje z takich czujników mają wspomóc systemy decyzyjne urządzeń NILM w dokładniejszej identyfikacji zmian stanów pracy OEE. Jednak zastosowanie wielu dodatkowych czujników jest sprzeczne z podstawową zaletą systemów NILM, która zakłada stosowanie jak najmniejszej liczby czujników w odróżnieniu do systemów ILM. Ta przypadłość wraz wątpliwą skutecznością systemów NILM wspomaganych informacjami z czujników środowiskowych powoduje, że rozwiązania takie również nie znajdują zastosowań w praktyce.In order to improve the low efficiency of NILM systems, additional sensors are used in prior art solutions, not related to electrical signals coming from the LV power network, as e.g. in the invention disclosed and described under numbers: US11036189B2 and in scientific articles, e.g.: [Zhao, T.; Zhang, C.; Ujeed, T.; Ma, L. Online Methodology for Separating the Power Consumption of Lighting Sockets and Air-Conditioning in Public Buildings Based on an Outdoor Temperature Partition Model and Historical Energy Consumption Data. Appl. Sci. 2021, 11, 1-23, doi:10.3390/app11031031]. Typically, these sensors provide environmental information, such as temperature, lighting, sound, vibration, etc., but also data from other media, such as LANs—for example, patent publications no. US10175276B2 or US9699529B1. Information from such sensors is intended to support NILM device decision-making systems in more accurately identifying changes in OEE operating states. However, the use of multiple additional sensors contradicts the fundamental advantage of NILM systems, which involves using the fewest possible sensors, unlike ILM systems. This, coupled with the questionable effectiveness of NILM systems supported by information from environmental sensors, means that such solutions are also not widely used in practice.

Zauważonym problemem rozwiązań znanych ze stanu techniki w dziedzinie metod NILM jest to, że wiele ujawnionych metod identyfikacji OEE zostało opracowanych tylko z wykorzystaniem zbiorów testowych, często nieodzwierciedlających warunków w sytuacji rzeczywistego użytkowania OEE, np. w warunkach domowych, skutkuje to, dwoma istotnymi wadami tych rozwiązań. Pierwszą z nich jest, wspomniany brak odporności na zakłócenia istniejące w rzeczywistych sieciach zasilania Nn, pochodzące spoza monitorowanego obszaru użytkownika (mieszkania, domu czy budynku wielorodzinnego). Drugim z nich jest zbyt mała dokładność identyfikacji OEE o niskiej mocy, w sytuacji kiedy te OEE pracują w obecności innych OEE o jednocześnie większej i zmiennej mocy.A noted problem with prior art NILM methods is that many disclosed OEE identification methods were developed using only test sets, often not reflecting the conditions in real-world OEE use, e.g., in a home environment. This results in two significant drawbacks. The first is the aforementioned lack of immunity to interference in real-world LV power networks originating from outside the monitored user area (apartment, house, or multifamily building). The second is the insufficient accuracy of identifying low-power OEE when these OEE operate in the presence of other OEE with higher and variable power.

Z punktu widzenia praktycznego wdrożenia urządzenia NILM, zbyt mała dokładność detekcji potencjalnych zdarzeń często prowadzi do wielu fałszywych informacji o potencjalnych zdarzeniach, związanych z monitorowanymi OEE, które w dalszym etapie działania takiego urządzenia muszą być poddawane identyfikacji. Zjawisko to powoduje wielokrotne zwiększenie zużycia zasobów urządzenia NILM, co w efekcie znacząco podnosi cenę praktycznej realizacji tego urządzenia. Z drugiej strony, zbyt mała czułość detekcji potencjalnych zdarzeń zwykle prowadzi do pominięcia tych zdarzeń w etapie identyfikacji, a tym samym przeoczenie przez urządzenie NILM niektórych zmian stanów monitorowanych OEE. Większość proponowanych praktycznych rozwiązań wykorzystuje detekcję zmian uśrednionych wartości mocy lub prądów, np. RMS, lub zmian w kątach fazowych.From the perspective of practical implementation of a NILM device, insufficient detection accuracy of potential events often leads to numerous false positives regarding monitored OEE events, which must be identified later in the device's operation. This phenomenon significantly increases the resource consumption of the NILM device, significantly increasing the cost of its practical implementation. Conversely, insufficient sensitivity in potential event detection typically leads to these events being missed during the identification stage, causing the NILM device to miss some changes in the monitored OEE states. Most proposed practical solutions rely on detection of changes in averaged power or current values, e.g., RMS, or changes in phase angles.

Autorzy niniejszego zgłoszenia zauważyli, iż podejście takie charakteryzuje się małą skutecznością detekcji zdarzeń pochodzących od niskomocowych OEE z jednej strony, a z drugiej dużą podatnością na zakłócenia przenikające do monitorowanego obwodu sieci energetycznej z obwodów zewnętrznych (szczególnie zjawisko to jest istotne w sieciach o konfiguracji podobnej do stosowanych w Europie). Dodatkowo autorzy niniejszego zgłoszenia zauważyli, iż w systemach i urządzeniach NEM z detekcją potencjalnych zdarzeń, wykorzystującą zmiany w uśrednionych wartościach mocy lub prądu, często występuje zjawisko maskowania zdarzeń pochodzących od OEE o mniejszej mocy przez wielostanowe OEE o większej mocy i zmiennym poborze mocy.The authors of this application noted that this approach is characterized by low detection efficiency of events originating from low-power OEEs on the one hand, and on the other hand, high susceptibility to interference penetrating the monitored power grid circuit from external circuits (this phenomenon is particularly important in networks with a configuration similar to that used in Europe). Additionally, the authors of this application noted that in NEM systems and devices with potential event detection using changes in averaged power or current values, events originating from lower-power OEEs are often masked by multi-state OEEs with higher power and variable power consumption.

Istnieje wiele ujawnionych rozwiązań sposobów, urządzeń i systemów NILM identyfikujących zdarzenia w sieci zasilania Nn związane z OEE na podstawie wzorców OEE składających się z określonej liczby parametrów sygnałów związanych z pobieraną mocą. Urządzenia tego typu dokonują akwizycji sygnałów mocy lub energii z liczników i czujników mierzących podstawową harmoniczną napięcia sieci energetycznej a w przypadku metod opartych o parametry wyższych harmonicznych urządzenia wykorzystują dodatkowe moduły pomiarowe mierzące sygnały prądu lub napięcia zwykle do częstotliwości siódmej harmonicznej sygnału napięcia sieci zasilania Nn.There are many disclosed NILM methods, devices, and systems that identify OEE-related events in LV power networks based on OEE patterns consisting of a specified number of signal parameters related to power consumption. Such devices acquire power or energy signals from meters and sensors measuring the fundamental harmonic of the power network voltage. In the case of methods based on higher harmonic parameters, the devices use additional measurement modules that measure current or voltage signals, usually up to the seventh harmonic of the LV power network voltage signal.

Parametry sygnałów, które są wykorzystywane w tych metodach NILM do identyfikacji OEE są zwykle związane z podstawową harmoniczną napięcia lub prądu w sieci Nn, jak np. w publikacji zgłoszenia międzynarodowego nr WO2021176459, oraz w metodach opisanych w artykułach naukowych, np.: [Liu, B.; Luan, W.; Yu, Y. Dynamie Time Warping Based Non-Intrusive Load Transient Identification. Appl. Energy 2017, 195, 634-645, doi:10.1016/j.apenergy.2017.03.010] lub parametrami związanymi z harmonicznymi tych sygnałów, jak np. w wynalazkach opublikowanymi pod numerami: WO2016079229A1, oraz w metodach opisanych w artykułach naukowych, np.: [Agyeman, K.A.; Han, S.; Han, S. Real-Time Recognition Non-Intrusive Electrical Appliance Monitoring Algorithm for a Residential Building Energy Management System. Energies 2015, 8, 9029-9048, doi:10.3390/en8099029].The signal parameters that are used in these NILM methods for OEE identification are typically related to the fundamental harmonic of the voltage or current in the LV network, as e.g. in the international application publication no. WO2021176459, and in the methods described in scientific articles, e.g.: [Liu, B.; Luan, W.; Yu, Y. Dynamie Time Warping Based Non-Intrusive Load Transient Identification. Appl. Energy 2017, 195, 634-645, doi:10.1016/j.apenergy.2017.03.010] or parameters related to the harmonics of these signals, as e.g. in the inventions published under numbers: WO2016079229A1, and in the methods described in scientific articles, e.g.: [Agyeman, K.A.; Han, S.; Han, S. Real-Time Recognition Non-Intrusive Electrical Appliance Monitoring Algorithm for a Residential Building Energy Management System. Energies 2015, 8, 9029-9048, doi:10.3390/en8099029].

W celu polepszenia identyfikacji OEE wiele wczesnych systemów i metod NILM wykorzystywało Ukryte Modele Markowa (HMM), jak np. w wynalazku ujawnionym i opublikowanym pod numerem: EP2499462B1 oraz w artykułach naukowych np.: [Kolter, J.Z.; Jaakkola, T. Approximate Inference in Additive Factorial HMMs with Application to Energy Disaggregation. J. Mach. Learn. Res. 2012, 22, 1472-1482]. Modele te jednak są skomplikowane obliczeniowo zarówno w fazie testowania systemu NILM jak i w fazie identyfikacji OEE. Ponadto, takie metody i systemy zazwyczaj nie przynoszą poziomów skuteczności identyfikacji OEE wystarczająco wysokich, aby uzasadniać wysoką złożoność obliczeniową. Dodatkowo z modelami wykorzystującymi HMM wiąże się problem użytkowy polegający na znaczącym opóźnieniu efektu identyfikacji w stosunku do zdarzenia związanego ze zmianą stanu pracy OEE.To improve OEE identification, many early NILM systems and methods utilized Hidden Markov Models (HMMs), as demonstrated in the invention disclosed and published under the number EP2499462B1 and in scientific articles such as [Kolter, J.Z.; Jaakkola, T. Approximate Inference in Additive Factorial HMMs with Application to Energy Disaggregation. J. Mach. Learn. Res. 2012, 22, 1472-1482]. However, these models are computationally complex both during the NILM system testing phase and during the OEE identification phase. Furthermore, such methods and systems typically do not achieve OEE identification performance levels high enough to justify the high computational complexity. Furthermore, models using HMMs face a performance problem of significantly delaying the identification effect with respect to the event associated with the change in the OEE operating state.

Niestety mimo wielu lat badań nad grupą metod NILM wykorzystujących sygnały związane z pierwszą harmoniczną sygnału napięcia sieci zasilania Nn lub jego harmonicznymi (metody LF od ang. low frequency), nie doczekały się one skutecznych wdrożeń z uwagi głównie na niedoskonałość identyfikacji w warunkach rzeczywistych w jakich są użytkowane typowe OEE. Metody z grupy LF charakteryzują się małą odpornością na zakłócenia pochodzące z zewnątrz monitorowanego obwodu sieci zasilania Nn, małą skutecznością identyfikacji stanów pracy OEE o niskiej mocy znamionowej i małą skutecznością identyfikacji stanów pracy OEE o zmiennej mocy.Unfortunately, despite many years of research on the NILM group of methods using signals related to the first harmonic of the LV power supply network voltage signal or its harmonics (LF methods, for low frequency), they have not been effectively implemented, primarily due to the imperfect identification in the real-world conditions in which typical LV power supplies are used. LF methods are characterized by low immunity to interference from outside the monitored LV power supply network circuit, low efficiency in identifying operating states of LV power supplies with low rated power, and low efficiency in identifying operating states of LV power supplies with variable power.

Większość metod identyfikacji OEE wymaga wcześniejszego wykrycia potencjalnych zdarzeń związanych z tymi OEE, rozumianych jako włączenie, wyłączenie lub zmiana stanu pracy tych OEE. Rozwój takich metod identyfikacji OEE w stronę komercjalizacji został zahamowany przez poziom niepożądanego szumu występującego w sieciach energii elektrycznej nowoczesnych budynków. W takich warunkach, próby wykrywania potencjalnych zdarzeń (np. zmian stanu urządzeń) okazują się znacznie trudniejsze niż w warunkach laboratoryjnych, co znacząco utrudnia osiągnięcie dokładności takiej detekcji. Mimo wielu publikacji dotyczących samych algorytmów identyfikacji zużycia energii przez poszczególne OEE, wciąż istnieje niewiele badań pokazujących wyniki testów tych algorytmów w rzeczywistym środowisku pracy systemów NILM, czyli np. w rzeczywistych budynkach mieszkalnych. Należy zauważyć, iż aspekt detekcji potencjalnych zdarzeń w metodach NILM nie jest eksponowany w artykułach naukowych, gdyż te zwykle skupiają się jedynie na aspekcie identyfikacji OEE. Autorzy publikacji naukowych opisują badania algorytmów identyfikacji OEE przeprowadzone często jedynie z wykorzystaniem publicznie dostępnych zbiorów danych, np. opisanych w artykułach naukowych.Most OEE identification methods require prior detection of potential events related to these OEEs, defined as switching them on, off, or changing their operating state. The commercialization of such OEE identification methods has been hampered by the level of unwanted noise present in the electrical grids of modern buildings. In such conditions, attempts to detect potential events (e.g., changes in device status) prove significantly more difficult than in laboratory conditions, significantly hindering the accuracy of such detection. Despite numerous publications on algorithms for identifying energy consumption by individual OEEs, there are still few studies demonstrating the results of testing these algorithms in the real-world operating environment of NILM systems, such as in real residential buildings. It should be noted that the potential event detection aspect of NILM methods is not emphasized in scientific articles, as these typically focus solely on OEE identification. Authors of scientific publications describe studies of OEE identification algorithms, often conducted solely using publicly available datasets, for example, those described in scientific articles.

Takie „otagowane” zbiory danych, powszechnie służące do opracowania i testowania metod identyfikacji OEE, zawierają dane zebrane z monitorowanych obwodów, które zawierają już informację z systemów pomiarowych o momentach zmian stanów OEE. Choć, w badaniach naukowych nad algorytmami identyfikacji OEE, takie zbiory są bardzo wygodne w użyciu, to takie podejście w praktyce nie jest wystarczające, a skuteczna metoda detekcji zdarzeń jest konieczna do praktycznego zastosowania metod identyfikacji OEE w rzeczywistym systemie NILM.Such "tagged" datasets, commonly used to develop and test OEE identification methods, contain data collected from monitored circuits that already contain information from measurement systems about the moments of OEE state changes. Although such datasets are very convenient to use in research on OEE identification algorithms, in practice this approach is insufficient, and an effective event detection method is necessary for the practical application of OEE identification methods in a real-world NILM system.

Częściowym rozwiązaniem wskazanych problemów skuteczności identyfikacji, są metody NILM dokonujące identyfikacji stanów pracy OEE na podstawie zmian w widmie częstotliwościowym sygnałów napięcia lub prądu w paśmie wysokich częstotliwości (metody HF od ang. high frequency). Znane są rozwiązania ujawnione np. w publikacji zgłoszenia amerykańskiego nr US20130179124 oraz metody omówione w artykułach naukowych, np. w: [Gupta, S.; Reynolds, M.S.; Patel, S.N. ElectriSense: SinglePoint Sensing Using EMI for Electrical Event Detection and Classification in the Home. In Proceedings of the Proceedings of the 12th ACM international conference on Ubiquitous computing; ACM: New York, NY, USA, September 26 2010; pp. 139-148]. Metody omówione w tych ujawnieniach rozwiązują niektóre problemy z identyfikacją OEE podane wcześniej, ale metody te powodują nieakceptowalne dla rynku odbiorców zwiększenie ceny urządzeń i systemów, które takie metody wykorzystują. Wynika to ze znacznego zapotrzebowania na moc obliczeniową potrzebą do wyznaczenia transformat sygnałów oraz ze zwiększonymi wymaganiami wobec stosowanych przetworników analogowo-cyfrowych (wysoka częstotliwość próbkowania, duża rozdzielczość bitowa), a także często ze znacznymi wymaganiami skierowanymi do łącz telekomunikacyjnych łączących elementy systemu NILM.A partial solution to the identified identification efficiency problems are NILM methods that identify OEE operating states based on changes in the frequency spectrum of voltage or current signals in the high-frequency band (HF methods). Known solutions include those disclosed, for example, in U.S. application no. US20130179124 and methods discussed in scientific articles, e.g., in: [Gupta, S.; Reynolds, M.S.; Patel, S.N. ElectriSense: SinglePoint Sensing Using EMI for Electrical Event Detection and Classification in the Home. In Proceedings of the Proceedings of the 12th ACM international conference on Ubiquitous computing; ACM: New York, NY, USA, September 26, 2010; pp. 139-148]. The methods discussed in these disclosures address some of the OEE identification issues outlined earlier, but these methods result in unacceptable increases in the price of devices and systems utilizing them. This is due to the significant computing power required to determine signal transforms, increased requirements for the analog-to-digital converters used (high sampling rate, high bit resolution), and often significant demands on the telecommunications links connecting the NILM system components.

Wadą większości ujawnionych metod NILM wykorzystujących zmiany w widmie w zakresie wysokich częstotliwości jest ich podatność na zakłócenia pochodzące z zewnątrz monitorowanego obwodu sieci zasilania Nn, gdyż wykorzystują one pomiary napięć w monitorowanym obwodzie. Własność ta jest mniej widoczna w sieciach zasilania Nn np. w USA, ze względu na inną architekturę sieci dystrybucyjnej. W sieciach europejskich, z uwagi na ich architekturę, w której obszary wielu użytkowników są zasilane w ramach jednego obwodu sieci dystrybucyjnej, zakłócenia pochodzące z zewnątrz monitorowanego obwodu sieci zasilania (obszaru użytkownika) powodują znaczące obniżenie skuteczności działania urządzeń NILM wykorzystujących zmiany w sygnale napięcia. Lepsze własności dają metody wykorzystujące widmo sygnału prądu w stanach ustalonych pracy OEE oraz w stanach nieustalonych, a także dodatkowo wykorzystujące sztucznie wprowadzony znany sygnał impulsowy do monitorowanego obwodu, jak np. w rozwiązaniach ujawnionych i opublikowanych pod numerami: US20140207398A1, US9104189B2 oraz omówione w artykule naukowym [Wójcik, A.; Bilski, P.; Łukaszewski, R.; Dowalla, K.; Kowalik, R. Identification of the State of Electrical Appliances with the Use of a Pulse Signal Generator. Energies 2021, 14, 673, doi:10.3390/en14030673]. Metody te są jednak trudne w implementacji i drogie w realizacji, gdyż wymagają np. instalacji generatora impulsów oraz wysokiej klasy przetworników analogowych i analogowo-cyfrowych.A disadvantage of most disclosed NILM methods that utilize high-frequency spectral variations is their susceptibility to interference from outside the monitored LV power network circuit, as they rely on voltage measurements in the monitored circuit. This property is less evident in LV power networks, for example, in the USA, due to the different distribution network architecture. In European networks, due to their architecture, in which multiple user areas are supplied within a single distribution network circuit, interference from outside the monitored power network circuit (user area) significantly reduces the effectiveness of NILM devices that utilize voltage variations. Better properties are provided by methods that use the spectrum of the current signal in steady states of OEE operation and in transient states, as well as additionally using an artificially introduced known pulse signal to the monitored circuit, as e.g. in the solutions disclosed and published under the numbers: US20140207398A1, US9104189B2 and discussed in the scientific article [Wójcik, A.; Bilski, P.; Łukaszewski, R.; Dowalla, K.; Kowalik, R. Identification of the State of Electrical Appliances with the Use of a Pulse Signal Generator. Energies 2021, 14, 673, doi:10.3390/en14030673]. However, these methods are difficult to implement and expensive, as they require, for example, the installation of a pulse generator and high-quality analog and analog-to-digital converters.

Zarówno w metodach LF wykorzystujących parametry sygnałów harmonicznych prądów i napięć sieci zasilania Nn jak i w metodach HF w paśmie wysokich częstotliwości do obliczenia parametrów wzorców OEE stosuje często transformatę FFT, jak np. w wynalazkach ujawnionych i opublikowanych pod numerami: US20140200725A1 lub w metodach opisanych w artykułach naukowych np.: [Gupta, S.; Reynolds, M.S.; Patel, S.N. ElectriSense: Single-Point Sensing Using EMI for Electrical Event Detection and Classification in the Home. In Proceedings of the Proceedings of the 12th ACM international conference on Ubiquitous computing; ACM: New York, NY, USA, September 26 2010; pp. 139-148]. W innych znanych rozwiązaniach autorzy stosują zamiast przekształcenia FFT transformatę falkową, jak np. w ujawniony w publikacji numer: US8983670B2, oraz w artykule naukowym np.: [Su, Y.C.; Lian, K.L.; Chang, H.H. Feature Selection of Non-Intrusive Load Monitoring System Using STFT and Wavelet Transform. Proc. - 2011 8th IEEE Int. Conf. E-bus. Eng. ICEBE 2011 2011, 293-298, doi:Both in LF methods using parameters of harmonic signals of currents and voltages of the LV power supply network and in HF methods in the high frequency band, the FFT transform is often used to calculate the parameters of OEE patterns, as e.g. in the inventions disclosed and published under the numbers: US20140200725A1 or in the methods described in scientific articles, e.g.: [Gupta, S.; Reynolds, M.S.; Patel, S.N. ElectriSense: Single-Point Sensing Using EMI for Electrical Event Detection and Classification in the Home. In Proceedings of the Proceedings of the 12th ACM international conference on Ubiquitous computing; ACM: New York, NY, USA, September 26, 2010; pp. 139-148]. In other known solutions, the authors use a wavelet transform instead of the FFT transform, as for example in the publication number: US8983670B2, and in the scientific article e.g.: [Su, Y.C.; Lian, K.L.; Chang, H.H. Feature Selection of Non-Intrusive Load Monitoring System Using STFT and Wavelet Transform. Proc. - 2011 8th IEEE Int. Conf. E-bus. Eng. ICEBE 2011 2011, 293-298, doi:

10.1109/ICEBE.2011.49].10.1109/ICEBE.2011.49].

Pierwsza z metod - metoda FFT - całkowicie zaciera informację o tym, w jakich chwilach czasu względem składowej podstawowej sygnału pojawiają się istotne sygnały, związane ze zmianą trybu pracy OEE. Lepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie odpowiednich transformat falkowych. Jednak i w tym przypadku nie jest w całości zachowywana potrzebna informacja.The first method, the FFT method, completely erases information about the time instants relative to the fundamental component of the signal at which significant signals related to changes in the OEE operating mode appear. A better solution is to use appropriate wavelet transforms. However, even in this case, the necessary information is not fully preserved.

Metody NILM, wykorzystujące sygnatury OEE, napotkały na drodze komercjalizacji inne ograniczenie, istotne dla potencjalnych użytkowników urządzeń NILM. Wszystkie takie metody wymagają bowiem albo długotrwałego uczenia stosowanego w nich klasyfikatora, np. w postaci sieci neuronowej, albo uciążliwego procesu uczenia urządzenia NILM w interakcji z jego użytkownikiem. Problem ten wynika z własności stosowanych algorytmów, które wymagają podania szeregu przykładów w procesie uczenia klasyfikacji sygnatur zmian stanów OEE. Jednym z ujawnionych podejść do szkolenia algorytmów NILM jest wielokrotne ręczne włączanie i wyłączanie OEE przez użytkownika, gdy urządzenie NILM znajduje się w trybie szkolenia, jak np. rozwiązaniu ujawnionym w publikacji zgłoszenia patentowego numer US20210158186A1. Rozwiązania znane ze stanu techniki ujawniają metody uczenia, czyli wyznaczania wzorców np. w postaci wektorów sygnatur OEE. W tych rozwiązaniach wartości sygnatury są określonymi parametrami obliczonymi na podstawie mierzonych przebiegów prądu lub napięcia albo bezpośrednio mierzonymi parametrami tych sygnałów takich jak: np. moc czynna, moc bierna, kąt przesunięcia fazowego między sygnałem prądu i napięcia, wartości szczytowe, średnie czy skuteczne tych sygnałów, itp. W opisanym wcześniej aspekcie związanym ze skutecznością metod identyfikacji OEE zauważono, że posługiwanie się tego typu sygnaturami nie jest wystarczające do skutecznej identyfikacji stanów OEE. W znanych wynalazkach brak jest opisu metod uczenia urządzeń NILM, które jako wzorce sygnatur OEE wykorzystują wektory, będące próbkami sygnału prądu lub różnicami takich wektorów, a takie wzorce są stosowane w metodzie identyfikacji w niniejszym wynalazku.NILM methods using OEE signatures have encountered another limitation during their commercialization, significant for potential users of NILM devices. All such methods require either lengthy training of the classifier used, e.g., in the form of a neural network, or the tedious process of training the NILM device through interaction with its user. This problem stems from the properties of the algorithms used, which require providing a number of examples in the process of training the classification of OEE state change signatures. One disclosed approach to training NILM algorithms involves the user repeatedly manually turning OEE on and off while the NILM device is in training mode, as in the solution disclosed in patent application number US20210158186A1. Prior art solutions disclose methods for training, i.e., determining patterns, e.g., in the form of OEE signature vectors. In these solutions, signature values are specific parameters calculated based on measured current or voltage waveforms or directly measured parameters of these signals, such as: active power, reactive power, phase shift angle between the current and voltage signals, peak, average, or effective values of these signals, etc. In the previously described aspect related to the effectiveness of OEE identification methods, it was noted that using such signatures is not sufficient for effective identification of OEE states. Known inventions lack descriptions of methods for training NILM devices that use vectors as OEE signature patterns, which are current signal samples or differences of such vectors, and such patterns are used in the identification method in the present invention.

W innych ujawnionych wynalazkach, w których tworzone są różne modele OEE, opisuje się sposób trenowania tych modeli. Stosowane modele OEE wymagają długotrwałego trenowania z wykorzystaniem wielu danych pochodzących z różnych źródeł. Do szkolenia modelu OEE można zastosować dowolne odpowiednie techniki, opisane np. w dokumencie patentowym nr US9443195. Techniki szkolenia mogą obejmować, ale nie są ograniczone do szkolenia sieci neuronowych, map samoorganizują cych się, SVM (ang. Support Vector Machines), drzew decyzyjnych, lasów losowych, regresji logistycznej, modeli bayesowskich, regresji liniowej i nieliniowej oraz modeli mieszanin rozkładów Gaussa; jak np. opisano w wynalazkach: WO2011128883A2.Other disclosed inventions that create various OEE models describe a method for training these models. The OEE models used require extensive training using multiple data sources. Any suitable techniques may be used to train an OEE model, as described, for example, in U.S. Patent No. US9443195. Training techniques may include, but are not limited to, training neural networks, self-organizing maps, Support Vector Machines (SVMs), decision trees, random forests, logistic regression, Bayesian models, linear and nonlinear regression, and models of mixtures of Gaussian distributions; as, for example, described in WO2011128883A2.

Należy zauważyć, iż w ujawnionych rozwiązaniach ze stanu techniki często aspekt etapu szkolenia urządzenia NILM jest pomijany, jak np. w publikacji zgłoszenia międzynarodowego numer WO2021176459A1. Również autorzy innych publikacji, podobnie jak w przypadku zagadnienia detekcji potencjalnych zdarzeń, często nie zajmują się problemem uczenia systemu NILM (rozumianym jako wyznaczanie wzorców rzeczywistych OEE), skupiając się na problemie naukowym identyfikacji OEE, np. w: [S. Bao et al., „Feature Selection Method for Nonintrusive Load Monitoring With Balanced Redundancy and Relevancy”, in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 58, no. 1, pp. 163-172, Jan.-Feb. 2022, doi:10.1109/TIA.2021.3128469]. W innych opracowaniach, autorzy artykułów naukowych wyznaczają wzorce OEE z istniejących, opisanych szczegółowo („otagowanych”) zbiorów danych, np. w: [Joao Góis, Lucas Pereira, A novel methodology for identifying appliance usage patterns in buildings based on auto-correlation and probability distribution analysis, Energy and Buildings, Volume 256, 2022, 111618, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016Zj.enbuild.2021.111618]. Takie podejście nie ma praktycznego zastosowania w rzeczywistych realizacjach urządzeń i systemach NILM, których użytkownik oczekuje sposobu na dodanie do systemu wzorców dla nowych OEE, dodawanych do monitorowanego układu już po instalacji urządzenia NILM w środowisku eksploatacji tego urządzenia lub systemu NILM.It should be noted that in the disclosed prior art solutions, the aspect of the NILM device training stage is often omitted, as e.g. in the publication of international application number WO2021176459A1. Also, authors of other publications, similarly to the issue of potential event detection, often do not address the problem of training the NILM system (understood as determining real OEE patterns), focusing on the scientific problem of OEE identification, e.g. in: [S. Bao et al., "Feature Selection Method for Nonintrusive Load Monitoring With Balanced Redundancy and Relevancy", in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 58, no. 1, pp. 163-172, Jan.-Feb. 2022, doi:10.1109/TIA.2021.3128469]. In other studies, authors of scientific articles determine OEE patterns from existing, described in detail ("tagged") datasets, e.g. in: [Joao Góis, Lucas Pereira, A novel methodology for identifying appliance usage patterns in buildings based on auto-correlation and probability distribution analysis, Energy and Buildings, Volume 256, 2022, 111618, ISSN 0378-7788, https://doi.org/10.1016Zj.enbuild.2021.111618]. This approach has no practical application in real-world implementations of NILM devices and systems, where the user expects a way to add patterns to the system for new OEE, added to the monitored system after the NILM device is installed in the operating environment of that device or NILM system.

Korzystnym byłoby zapewnienie praktycznego rozwiązania problemu uczenia urządzenia NILM, polegające na jednokrotnej interakcji z użytkownikiem dla danego OEE w monitorowanym obwodzie elektrycznym dla całego czasu użytkowania tego urządzenia NILM. Korzystnym byłoby dostosowanie opracowanej skutecznej metody uczenia do urządzenia NILM, które jako wzorce sygnatur OEE wykorzystują wektory, będące próbkami sygnału prądu lub różnicami takich wektorów.It would be beneficial to provide a practical solution to the problem of training a NILM device, involving a single user interaction for a given OEE in the monitored electrical circuit for the entire duration of the NILM device's use. It would be beneficial to adapt the developed effective training method to NILM devices that use vectors as OEE signature patterns, which are current signal samples or differences of such vectors.

Wiele ujawnionych metod i systemów NILM, np. wykorzystujących modele Markowa (HMM), jak np. w opublikowanych dokumencie patentowym numer: EP2499462B1 lub opisanych w artykułach naukowych np.: oraz w artykułach naukowych np.: [Kolter, J.Z.; Jaakkola, T. Approximate Inference in Additive Factorial HMMs with Application to Energy Disaggregation. J. Mach. Learn. Res. 2012, 22, 1472-1482] lub modele stanowe, jak np. w wynalazkach ujawnionych i opublikowanych pod numerami: US9739813B2 oraz w artykułach naukowych np.: [Liu, Y.; Liu, C.; Shen, Y.; Zhao, X.; Gao, S.; Huang, X. Non-Intrusive Energy Estimation Using Random Forest Based Multi-Label Classification and Integer Linear Programming. Energy Reports 2021,7, 283-291, doi:10.1016/j.egyr.2021.08.045] nie może raportować wyników w czasie rzeczywistym do użytkowników końcowych. Dzieje się tak dlatego, że takie podejścia wymagają długich okresów obserwacji pełnych cykli pracy OEE w celu identyfikacji ich stanów w urządzeniu NILM. W rezultacie wyniki pokazujące, które OEE były włączane i wyłączane oraz w jakich stanach pracy się znajdowały, mogą być podawane dopiero nawet po wielu godzinach. W innych wynalazkach dane pochodzące z pomiarów prądów lub napięć często są przesyłane co pewien czas np. co 30 sekund, jak np. w wynalazku opublikowanym pod numerem: WO2021176459A1, np. do centralnego serwera lub usług chmurowych w celu identyfikacji OEE na podstawie przesłanych danych. Dopiero po przesłaniu tych danych system podejmuje decyzję o tym, które z pośród OEE są w aktualnie określonych stanach pracy i następnie, z dość dużym opóźnieniem, raportuje wyniki do użytkownika. Rozwiązania posiadające tę wadę, nie są odpowiednie do powszechnego wdrożenia w praktyce. Korzystne będą zatem rozwiązania, które działają w trybie zbliżonym do czasu rzeczywistego i pokazują zmiany stanów pracy OEE z jak najmniejszym opóźnieniem.Many disclosed NILM methods and systems, e.g. using Markov models (HMMs), as e.g. in published patent document number: EP2499462B1 or described in scientific articles e.g.: and in scientific articles e.g.: [Kolter, J.Z.; Jaakkola, T. Approximate Inference in Additive Factorial HMMs with Application to Energy Disaggregation. J. Mach. Learn. Res. 2012, 22, 1472-1482] or state models, as e.g. in inventions disclosed and published under numbers: US9739813B2 and in scientific articles e.g.: [Liu, Y.; Liu, C.; Shen, Y.; Zhao, X.; Gao, S.; Huang, X. Non-Intrusive Energy Estimation Using Random Forest Based Multi-Label Classification and Integer Linear Programming. Energy Reports 2021,7, 283-291, doi:10.1016/j.egyr.2021.08.045] cannot report results in real time to end users. This is because such approaches require long periods of observation of full OEE operating cycles to identify their states in the NILM device. As a result, results showing which OEEs were turned on and off and what operating states they were in may only be provided after many hours. In other inventions, data from current or voltage measurements are often transmitted periodically, e.g., every 30 seconds, as in the invention published under the number: WO2021176459A1, e.g., to a central server or cloud services to identify OEEs based on the transmitted data. Only after this data is transmitted does the system decide which OEEs are in the currently defined operating states and then, with a considerable delay, reports the results to the user. Solutions with this drawback are not suitable for widespread implementation in practice. Therefore, solutions that operate in near real-time mode and display changes in OEE operating states with the minimum delay will be beneficial.

Autorzy niniejszego wynalazku zaobserwowali, że jedynie odpowiednie przetwarzanie sygnału prądu w dziedzinie czasu pozwala na zachowanie wszystkich, istotnych informacji zawartych w tym sygnale, charakterystycznych dla identyfikacji stanów pracy OEE.The authors of this invention have observed that only appropriate processing of the current signal in the time domain allows for the preservation of all the important information contained in this signal, characteristic for the identification of OEE operating states.

Niniejsze zgłoszenie jest kontynuacją w części polskiego wynalazku zarejestrowanego pod numer patentu Pat.243560 z dnia 24.04.2020. Przedmiotem wynalazku było urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych i sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych.This application is a partial continuation of the Polish invention registered under patent number Pat.243560 on April 24, 2020. The subject of the invention was a device for detecting a change in the operating mode and identifying electrical receivers and a method for detecting a change in the operating mode and identifying electrical receivers.

Urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE w sieci elektroenergetycznej, zgodnie z patentem Pat.243560, zawiera tor napięciowy, który zawiera filtr dolnoprzepustowy, którego wejście jest dołączone równolegle do sieci elektroenergetycznej a wyjście poprzez moduł pomiaru napięcia i moduł przetwornika analogowo-cyfrowego oraz poprzez moduł detekcji fazy do modułu przetwarzania, i tor prądowy, który zawiera moduł pomiaru prądu, którego wejście połączone jest w sposób szeregowy do sieci elektroenergetycznej, a wyjście poprzez moduł przetwornika analogowo-cyfrowego i moduł bufora do modułu przetwarzania, jednocześnie wyjście modułu przetwarzania poprzez bufor cykliczny i moduł filtracji połączone jest z wejściem modułu wyznaczania wektora zmian, którego wyjście dołączone jest na wejście modułu dyskryminatora, ponadto na wejście modułu dyskryminatora dołączone jest wyjście modułu pamięci wzorców OEE.A device for detecting a change in the operating mode and identifying OEE electrical energy receivers in an electrical power network, in accordance with patent Pat.243560, comprises a voltage path which includes a low-pass filter, the input of which is connected in parallel to the power network and the output through a voltage measurement module and an analog-to-digital converter module and through a phase detection module to the processing module, and a current path which includes a current measurement module, the input of which is connected in series to the power network and the output through an analog-to-digital converter module and a buffer module to the processing module, at the same time the output of the processing module is connected through a cyclic buffer and a filtering module to the input of the change vector determination module, the output of which is connected to the input of the discriminator module, furthermore the output of the OEE standard memory module is connected to the input of the discriminator module.

Patent Pat.243560 ujawnia również sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych OEE wykorzystujący pomiary chwilowych wartości sygnałów prądu i detekcję fazy napięcia, który obejmuje:Patent Pat.243560 also discloses a method for detecting a change in the operating mode and identifying OEE electrical receivers using measurements of instantaneous values of current signals and detection of the voltage phase, which includes:

a) etap pomiaru prądu w sieci zasilania i etap pomiaru napięcia tym, żea) the current measurement stage in the power supply network and the voltage measurement stage in that

b) po etapie pomiaru prądu przetwarza się sygnał prądu na jego postać cyfrową, którą przekazuje się do modułu bufora, ab) after the current measurement stage, the current signal is converted into its digital form, which is transmitted to the buffer module, and

c) po etapie pomiaru napięcia przetwarza się sygnał napięcia na jego postać cyfrową na podstawie której za pomocą modułu detekcji fazy przeprowadza się detekcję określonej wartości fazy sygnału napięcia, a następniec) after the voltage measurement stage, the voltage signal is converted into its digital form, on the basis of which a specific phase value of the voltage signal is detected using the phase detection module, and then

d) za pomocą modułu przetwarzania wybiera się odpowiednie wartości próbek z modułu bufora, które dalej formuje się w macierz w której kolejne kolumny zawierają wartości próbek prądu w kolejnych okresach napięcia począwszy od momentu osiągnięcia określonej wartości fazy przez sygnał napięcia, a następnied) using the processing module, appropriate sample values are selected from the buffer module, which are then formed into a matrix in which subsequent columns contain the values of current samples in subsequent voltage periods, starting from the moment the voltage signal reaches a specific phase value, and then

e) za pomocą modułu filtracji filtruje się macierz po jej wierszach otrzymując macierz próbek filtracji, z której wyznaczane są w module wyznaczania wektora zmian wektory zmian odejmujące wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu przed zmianą stanu odbiornika OEE od wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu zarejestrowanego zmianie stanu, kiedy odbiornik OEE który zmienił stan i będzie już w nowym stanie ustalonym, a następniee) using the filtration module, the matrix is filtered by its rows, obtaining a matrix of filtration samples, from which the change vector determination module determines the change vectors that subtract the sample values of the sample matrix after filtration from the period before the change in the state of the OEE receiver from the sample values of the sample matrix after filtration from the period recorded by the change in state, when the OEE receiver that has changed state and will be in a new steady state, and then

f) wyznaczone wektory zmian za pomocą modułu dyskryminatora porównuje się z umieszczonymi w module pamięci wzorców wzorcowymi wektorami cech wszystkich odbiorników OEE w danym obwodzie elektrycznym, identyfikując odbiornik OEE na podstawie najbardziej dopasowane go wzorca.f) the change vectors determined using the discriminator module are compared with the reference feature vectors of all OEE receivers in a given electrical circuit stored in the pattern memory module, identifying the OEE receiver based on the most closely matching pattern.

Niniejszy wynalazek rozwiązuje problem detekcji zdarzeń dla metod identyfikacji wykorzystujących postać czasową sygnału niosącego informacje o mocy elektrycznej, korzystnie dla sygnału prądu. Rozwiązanie tego problemu zdejmuje główne ograniczenie wielu znanych metod identyfikacji sterowanych zdarzeniami, jakim jest silna zależność wydajności całego systemu od wykrycia zdarzenia. W takich rozwiązaniach, jeśli jedno pojedyncze zdarzenie zostanie pominięte, błąd ma tendencję do propagacji w systemie. Niniejszy wynalazek pozwala na zwiększenie niezawodności wykrywania zdarzeń w praktycznych wcieleniach niniejszego wynalazku, zawierających moduł przystosowany do efektywnej detekcji zdarzeń, z ciągłą analizą próbek sygnałów prądu. Należy zwrócić uwagę, że zastosowana metoda wykrywania zdarzeń jest opisana przez korzystnie proste operacje obejmujące odejmowanie i porównywanie wartości wektora liczbowego. Zatem złożoność obliczeniowa detekcji zdarzeń zastosowanej w wynalazku jest korzystnie bardzo niska.The present invention solves the problem of event detection for identification methods that utilize the time-based form of a signal carrying information about electrical power, preferably for a current signal. Solving this problem overcomes a major limitation of many known event-driven identification methods: the strong dependence of the entire system's performance on event detection. In such solutions, if a single event is missed, the error tends to propagate throughout the system. The present invention allows for increased reliability of event detection in practical embodiments of the present invention, which include a module adapted for efficient event detection with continuous analysis of current signal samples. It should be noted that the event detection method employed is described by advantageously simple operations involving subtraction and comparison of numerical vector values. Therefore, the computational complexity of the event detection employed in the present invention is advantageously very low.

Niniejszy wynalazek rozwiązuje problem uczenia dla metod identyfikacji wykorzystujących postać czasową sygnału niosącego informacje o mocy elektrycznej, korzystnie dla sygnału prądu. Zgodnie z opisanym wynalazkiem w stosowanej w nim metodzie identyfikacji nie ma potrzeby opracowania modelu OEE, zatem nie ma konieczności jego trenowania. Korzystnie uczenie systemu polega na jednokrotnym (ale nie stanowi to ograniczenia, może być ich więcej) monitorowaniu i zapisaniu dwu liczbowych wektorów wartości próbek sygnału prądu zmierzonego przed i po zmianie stanu monitorowanego OEE oraz obliczeniu i zapisaniu różnic wartości tych wektorów jako wzorca tego OEE.The present invention solves the problem of training identification methods that utilize the temporal form of a signal carrying information about electrical power, preferably for a current signal. According to the invention described, the identification method used therein does not require the development of an OEE model, and therefore, there is no need to train it. Preferably, training the system involves a single (but not limited to, multiple) monitoring and recording of two numerical vectors of current signal sample values measured before and after a change in the monitored OEE state, and calculating and recording the differences in these vector values as a reference for that OEE.

Urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy lub identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE w sieci elektroenergetycznej, według wynalazku, zawiera:A device for detecting a change in the operating mode or identifying OEE electrical energy receivers in an electrical power network, according to the invention, comprises:

tor napięciowy, który zawiera moduł pomiaru napięcia, którego wejście jest dołączone równolegle do sieci elektroenergetycznej a wyjście poprzez moduł detekcji fazy do modułu wyboru próbek; i tor prądowy, który zawiera moduł pomiaru prądu, którego wejście połączone jest w sposób szeregowy do sieci elektroenergetycznej, a wyjście do modułu wyboru próbek;a voltage path that includes a voltage measurement module, the input of which is connected in parallel to the power grid and the output via a phase detection module to the sample selection module; and a current path that includes a current measurement module, the input of which is connected in series to the power grid and the output to the sample selection module;

wyjście modułu wyboru próbek jest dołączone do modułu formowania macierzy, przy czym macierz próbek z modułu formowania macierzy zawiera wstępnie określoną liczbę ostatnich K okresów sygnału napięcia oraz m próbek chwilowej wartości prądu dla każdego z ostatnich K okresów;the output of the sample selector is connected to the matrix forming module, wherein the sample matrix from the matrix forming module comprises a predetermined number of the last K periods of the voltage signal and m samples of the instantaneous current value for each of the last K periods;

jednocześnie wyjście modułu formowania macierzy poprzez moduł filtracji połączone jest z wejściem modułu wyznaczania wektorów zmian, przy czym moduł wyznaczania wektorów zmian jest przystosowany do wyznaczania wektorów zmian, które to wektory zmian są przez wyjście modułu wyznaczania wektorów zmian przekazywane do wejścia modułu decyzyjnego, ponadto na wejście modułu decyzyjnego dołączone jest wyjście modułu pamięci wzorców OEE;at the same time, the output of the matrix formation module is connected via the filtration module to the input of the change vector determination module, wherein the change vector determination module is adapted to determine change vectors, which change vectors are transferred via the output of the change vector determination module to the input of the decision-making module, furthermore, the output of the OEE pattern memory module is connected to the input of the decision-making module;

przy czym wyjście modułu decyzyjnego zapewnia informacje o detekcji zmiany trybu pracy lub identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE.where the output of the decision-making module provides information on the detection of a change in the operating mode or the identification of OEE electrical energy receivers.

Istota wynalazku polega na tym, że urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy lub identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE w sieci elektroenergetycznej charakteryzuje się tym, że moduł filtracji jest dołączony do modułu wyznaczania wektorów zmian poprzez moduł detekcji potencjalnych zdarzeń, przy czym moduł detekcji potencjalnych zdarzeń jest przystosowany do przekazywania na wejście modułu wyznaczania wektora zmian macierzy próbek z modułu formowania macierzy oraz dodatkowej informacji o numerze okresu, w którym wystąpiła potencjalna zmiana trybu pracy OEE.The essence of the invention is that the device for detecting a change in the operating mode or identifying OEE electrical energy receivers in the power network is characterized in that the filtration module is connected to the change vector determination module via a potential event detection module, wherein the potential event detection module is adapted to transmit to the input of the change vector determination module the sample matrix from the matrix forming module and additional information about the number of the period in which a potential change in the OEE operating mode occurred.

Korzystnie jest, gdy moduł decyzyjny zawiera moduł wyznaczania podobieństw oraz moduł decyzji, przy czym na wejście modułu wyznaczania podobieństw doprowadzone są dane z modułu wyznaczania wektora zmian oraz dane z modułu pamięci wzorców, wyjście modułu wyznaczania podobieństw połączone jest z pierwszym wejściem modułu decyzji, natomiast drugie wejście modułu decyzji połączone jest z wyjściem modułu pamięci wzorców.It is advantageous when the decision-making module comprises a similarity determination module and a decision module, wherein the input of the similarity determination module is fed with data from the change vector determination module and data from the pattern memory module, the output of the similarity determination module is connected to the first input of the decision module, and the second input of the decision module is connected to the output of the pattern memory module.

Korzystnie jest, gdy moduł wyznaczania podobieństw w module decyzyjnym jest przystosowany do porównania wartości wektorów zmian z wektorami definicji wzorców, które są przechowywane w module pamięci wzorców OEE.It is advantageous if the similarity determination module in the decision module is adapted to compare the values of change vectors with the pattern definition vectors that are stored in the OEE pattern memory module.

Korzystnie jest, gdy moduł decyzji w module decyzyjnym jest przystosowany do identyfikacji odbiornika OEE i/lub identyfikacji zmiany stanu odbiornika OEE na podstawie danych z modułu wyznaczania podobieństw oraz z modułu pamięci wzorców.It is advantageous if the decision module in the decision module is adapted to identify the OEE receiver and/or identify a change in the state of the OEE receiver based on data from the similarity determination module and the pattern memory module.

Korzystnie jest, gdy pomiędzy modułem detekcji potencjalnych zdarzeń, a modułem wyznaczania wektorów zmian, umieszczony jest moduł wyboru trybu pracy, przy czym jedno z wyjść modułu wyboru trybu pracy dołączone jest do modułu decyzji poprzez moduł wyznaczania wektorów wzorców i moduł pamięci wzorców, a drugie wyjście modułu wyboru trybu pracy dołączone jest do modułu decyzji poprzez moduł wyznaczania wektorów zmian oraz poprzez moduł wyznaczania podobieństw, przy czym gdy jest aktywny tryb pracy rejestracji nowego wzorca OEE, to moduł wyboru trybu pracy jest przystosowany do przekazywania informacji z wejścia do modułu wyznaczania wzorców, gdy nie jest aktywny tryb pracy rejestracji wzorca nowego OEE moduł wyboru trybu pracy jest przystosowany do przekazywania danych tylko do modułu wyznaczania wektorów zmian.It is advantageous when an operating mode selection module is placed between the potential event detection module and the change vector determination module, wherein one of the outputs of the operating mode selection module is connected to the decision module via the pattern vector determination module and the pattern memory module, and the other output of the operating mode selection module is connected to the decision module via the change vector determination module and via the similarity determination module, wherein when the new OEE pattern registration mode is active, the operating mode selection module is adapted to transmit information from the input to the pattern determination module, when the new OEE pattern registration mode is not active, the operating mode selection module is adapted to transmit data only to the change vector determination module.

Korzystnie jest, gdy moduł detekcji fazy jest przystosowany do wyznaczania chwili czasowej, w której wartość sygnału napięcia sieci elektrycznej osiąga predefiniowaną wartość fazy, korzystnie gdy wartość sygnału napięcia sieci elektrycznej zmienia się z wartości ujemnej na dodatnią.It is advantageous when the phase detection module is adapted to determine the time instant in which the value of the voltage signal of the electrical network reaches a predefined phase value, preferably when the value of the voltage signal of the electrical network changes from negative to positive.

Korzystnie jest, gdy moduł wyboru próbek jest przystosowany do przekazywania do modułu formowania macierzy wartości próbek prądu, począwszy od numeru próbki wyznaczanej przez moduł detekcji fazy dla każdego kolejnego okresu sygnału napięcia, przy czym liczba przekazywanych próbek wynika z czasu trwania jednego okresu sygnału napięcia i częstotliwości próbkowania w module pomiaru prądu.It is advantageous when the sample selection module is adapted to transfer to the matrix forming module the values of current samples, starting from the sample number determined by the phase detection module for each subsequent period of the voltage signal, wherein the number of transferred samples results from the duration of one period of the voltage signal and the sampling frequency in the current measurement module.

Korzystnie jest, gdy moduł formowania macierzy jest przystosowany do przechowywania wartości próbek prądu dla określonej liczby K ostatnich okresów sygnału napięcia, które tworzą macierz próbek, która jest podawana na wejście modułu filtracji.It is advantageous if the matrix forming module is adapted to store the values of current samples for a certain number K of the last periods of the voltage signal, which form a sample matrix that is fed to the input of the filtering module.

Korzystnie jest, gdy moduł filtracji jest przystosowany do realizacji filtracji medianowej lub filtracji uśredniającej lub filtracji modowej.It is advantageous when the filtration module is adapted to implement median filtration or averaging filtration or modal filtration.

Korzystnie jest, gdy moduł filtracji jest przystosowany do realizacji filtracji dla szeregu próbek pobieranych w chwilach jednakowo odległych w czasie od fazy wyznaczonej przez moduł detekcji fazy.It is advantageous when the filtration module is adapted to perform filtration for a series of samples taken at moments equidistant in time from the phase determined by the phase detection module.

Korzystnie jest, gdy moduł pomiaru napięcia zawiera przekładnik napięciowy, do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest filtr dolnoprzepustowy, a wyjście filtra poprzez moduł wzmacniacza jest połączone z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego, którego wyjście stanowi wyjście modułu pomiaru napięcia, albo moduł pomiaru napięcia zawiera przekładnik napięciowy, do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest moduł wzmacniacza, który jest połączony z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego i dalej z modułem cyfrowego filtra dolnoprzepustowego, a wyjście cyfrowego filtra dolnoprzepustowego stanowi wyjście modułu pomiaru napięcia.It is advantageous when the voltage measurement module comprises a voltage transformer to the secondary winding of which a low-pass filter is connected, and the filter output is connected via an amplifier module to an analog-to-digital converter module, the output of which is the output of the voltage measurement module, or the voltage measurement module comprises a voltage transformer to the secondary winding of which an amplifier module is connected, which is connected to an analog-to-digital converter module and further to a digital low-pass filter module, and the output of the digital low-pass filter is the output of the voltage measurement module.

Korzystnie jest, gdy moduł pomiaru prądu zawiera przekładnik prądowy, do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest moduł wzmacniacza, który jest połączony z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego, korzystnie pomiędzy uzwojeniem wtórnym przekładnika prądowego a modułem wzmacniacza umieszczony jest filtr antyaliasingowy, przy czym pasmo przepustowe filtra antyaliasingowego jest związane z częstotliwością próbkowania przetwornika w module przetwornika analogowocyfrowego, albo moduł pomiaru prądu zawiera przekładnik prądowy, do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest moduł wzmacniacza, który jest połączony z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego, korzystnie moduł przetwornika analogowo-cyfrowego połączony jest z modułem cyfrowego filtra antyaliasingowego, przy czym wyjście cyfrowego filtra antyaliasingowego albo przetwornika analogowocyfrowego stanowi wyjście modułu pomiaru prądu.It is advantageous when the current measurement module comprises a current transformer, to the secondary winding of which an amplifier module is connected, which is connected to an analog-to-digital converter module, preferably an anti-aliasing filter is placed between the secondary winding of the current transformer and the amplifier module, wherein the passband of the anti-aliasing filter is related to the sampling frequency of the transducer in the analog-to-digital converter module, or the current measurement module comprises a current transformer, to the secondary winding of which an amplifier module is connected, which is connected to an analog-to-digital converter module, preferably the analog-to-digital converter module is connected to a digital anti-aliasing filter module, wherein the output of the digital anti-aliasing filter or the analog-to-digital converter is the output of the current measurement module.

Według wynalazku sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych OEE wykorzystujący pomiary chwilowych wartości sygnałów prądu i detekcję fazy napięcia obejmuje:According to the invention, a method for detecting a change in the operating mode and identifying OEE electrical receivers using measurements of instantaneous values of current signals and detection of the voltage phase comprises:

etap pomiaru prądu w sieci zasilania i etap pomiaru napięcia, przy czym po etapie pomiaru prądu przetwarza się sygnał prądu na jego postać cyfrową, którą przekazuje się do modułu wyboru próbek, a po etapie pomiaru napięcia przetwarza się sygnał napięcia na jego postać cyfrową na podstawie której za pomocą modułu detekcji fazy przeprowadza się detekcję określonej wartości fazy sygnału napięcia, a następnie w etapie formowania macierzy za pomocą modułu formowania macierzy wybiera się odpowiednie wartości próbek z modułu wyboru próbek, które dalej formuje się w macierz w której kolejne m wierszy zawiera próbki chwilowych wartości prądu w k kolumnach kolejnych okresów napięcia począwszy od momentu osiągnięcia określonej wartości fazy przez sygnał napięcia, a następnie w etapie filtracji za pomocą modułu filtracji filtruje się macierz po jej wierszach otrzymując macierz próbek po filtracji, z której wyznaczane są w module wyznaczania wektora zmian wektory zmian obejmujące różnice wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu przed zmianą stanu odbiornika OEE od wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu zarejestrowanego po analizowanej zmianie stanu, kiedy odbiornik OEE który zmienił stan i będzie już w nowym stanie ustalonym, i następuje etap identyfikacji, w którym wyznaczone wektory zmian za pomocą modułu decyzyjnego porównuje się z umieszczonymi w module pamięci wzorców wzorcowymi wektorami cech odbiorników OEE w danym obwodzie elektrycznym, identyfikując odbiornik OEE na podstawie najbardziej dopasowanego wzorca.a stage of measuring the current in the supply network and a stage of measuring the voltage, whereby after the stage of measuring the current, the current signal is converted into its digital form, which is transferred to the sample selection module, and after the stage of measuring the voltage, the voltage signal is converted into its digital form, on the basis of which, using the phase detection module, a specific phase value of the voltage signal is detected, and then, in the stage of forming the matrix, using the matrix forming module, appropriate sample values are selected from the sample selection module, which are further formed into a matrix in which the next m rows contain samples of instantaneous current values in k columns of subsequent voltage periods starting from the moment the voltage signal reaches a specific phase value, and then, in the filtering stage, using the filtration module, the matrix is filtered by its rows, obtaining a matrix of samples after filtration, from which the change vector determination module determines change vectors comprising the differences in the sample values of the sample matrix after filtration from the period before the change in the state of the OEE receiver from the sample values of the sample matrix after filtration from the period recorded after the analyzed change in state, when the OEE receiver that has changed state and will be in a new steady state, and then follows the identification stage, in which the change vectors determined by the module are The decision-making process is compared with the reference feature vectors of OEE receivers in a given electrical circuit stored in the pattern memory module, identifying the OEE receiver based on the best-matching pattern.

Istota wynalazku polega na tym, że sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych OEE wykorzystujący pomiary chwilowych wartości sygnałów prądu i detekcję fazy napięcia charakteryzuje się tym, że po filtracji macierzy próbek w module filtracji następuje etap detekcji potencjalnych zdarzeń, przy czym detekcja polega na wyznaczeniu w module detekcji potencjalnych zdarzeń wektorów zmian dla w przynajmniej niektórych spośród K okresów napięcia, które to wektory pozwalają na wyznaczenie współczynnika proporcjonalności proporcjonalnego do średniej z bezwzględnych wartości elementów tych wektorów, przy czym okres k, w którym wyznaczony współczynnik lokalnie osiąga wartość maksymalną, uznaje się za okres, w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE, następnie informacja o numerze okresu w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE jest przekazywana do modułu wyznaczania wektorów zmian. Wyznaczane w module wyznaczania wektora zmian wektory zmian obejmują różnice wartości próbek macierzy próbek po filtracji dla okresu przed okresem, w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE, od wartości próbek macierzy próbek po filtracji dla okresu po okresie, w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE, przy czym brane są pod uwagę tylko te okresy, dla których współczynnik proporcjonalności, osiągnął wartość maksymalną. Tylko wybrane wektory zmian wyznaczone w module wyznaczania wektora zmian są dalej porównywane w module decyzyjnym i służą do identyfikacji OEE na podstawie najbardziej dopasowanego wzorca.The essence of the invention is that the method of detecting a change in the operating mode and identifying OEE electrical receivers using measurements of instantaneous values of current signals and detection of the voltage phase is characterized in that after filtering the sample matrix in the filtration module, a step of detecting potential events takes place, wherein the detection consists in determining in the module of detecting potential events change vectors for at least some of the K voltage periods, which vectors allow for determining a proportionality coefficient proportional to the average of the absolute values of the elements of these vectors, wherein the period k, in which the determined coefficient locally reaches the maximum value, is considered to be the period in which a potential change in the OEE mode or state occurred, then information about the number of the period in which a potential change in the OEE mode or state occurred is transferred to the module for determining change vectors. The change vectors determined in the change vector determination module include the differences in the sample values of the sample matrix after filtering for the period before the period in which a potential change in the OEE mode or state occurred, from the sample values of the sample matrix after filtering for the period after the period in which a potential change in the OEE mode or state occurred, with only those periods for which the proportionality coefficient reached its maximum value being taken into account. Only selected change vectors determined in the change vector determination module are further compared in the decision module and are used to identify OEE based on the best-matching pattern.

Korzystnie jest, gdy wyznaczanie współczynnika proporcjonalności w module detekcji potencjalnych zdarzeń obejmuje wyznaczanie wektorów zmian obejmujące różnice wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu k-o’ przed zmianą stanu odbiornika OEE od wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu k+o” zarejestrowanego po analizowanym okresie k, przy czym analizuje się tylko wybrane okresy przed i po dla predefiniowanej co najmniej jednej pary wartości przesunięcia o’ i o”, korzystnie przesunięcie o’ i o” odpowiada kategorii OEE a wartości przesunięcia o’ i o” mogą nie być równe, współczynnik proporcjonalności jest wyznaczany na podstawie wartości wyznaczonej różnicy wartości próbek macierzy dla każdej predefiniowanej co najmniej jednej pary przesunięć o’ i o”, korzystnie współczynnika proporcjonalności to średnia z wartości bezwzględnej z wyznaczonej różnicy wartości próbek.It is advantageous when determining the proportionality coefficient in the potential event detection module comprises determining change vectors comprising differences in the sample values of the sample matrix after filtration from the period k-o' before the change in the OEE receiver state from the sample values of the sample matrix after filtration from the period k+o" recorded after the analyzed period k, wherein only selected periods before and after are analyzed for the predefined at least one pair of shift values o' and o", preferably shift o' and o" corresponds to the OEE category and the shift values o' and o" may not be equal, the proportionality coefficient is determined on the basis of the value of the determined difference in the sample values of the matrix for each predefined at least one pair of shifts o' and o", preferably the proportionality coefficient is the average of the absolute value of the determined difference in the sample values.

Korzystnie jest, gdy za pomocą modułu detekcji fazy wyznacza się chwilę czasową, w której wartość napięcia sieci elektrycznej zmienia się z wartości ujemnej na dodatnią.It is advantageous to use the phase detection module to determine the moment in time at which the voltage value of the electrical network changes from negative to positive.

Korzystnie jest, gdy za pomocą modułu formowania macierzy przekazuje się z modułu wyboru próbek wartości próbek prądu w postaci macierzy próbek, przy czym dla każdego okresu k począwszy od próbki wyznaczanej przez moduł detekcji fazy napięcia, przekazuje się liczbę m próbek odpowiadającą każdemu z okresów napięcia, korzystnie moduł formowania macierzy zawiera bufor macierzy na K ostatnich okresów napięcia i przekazuje na wyjście macierz próbek co każdy okres napięcia, którą to macierz próbek podaje się na wejście modułu filtracji.It is advantageous when, by means of the matrix forming module, the values of current samples are transferred from the sample selection module in the form of a sample matrix, wherein for each period k, starting from the sample determined by the voltage phase detection module, a number m of samples corresponding to each of the voltage periods is transferred, preferably the matrix forming module contains a matrix buffer for the last K voltage periods and transfers to the output a sample matrix for each voltage period, which sample matrix is fed to the input of the filtering module.

Korzystnie jest, gdy filtrację przeprowadza się dla szeregu próbek pobieranych w chwilach jednakowo odległych w czasie od fazy wyznaczonej przez moduł detekcji fazy.It is advantageous when the filtration is performed for a series of samples taken at moments equidistant in time from the phase determined by the phase detection module.

Korzystnie jest, gdy wszystkie etapy przeprowadza się na próbkach sygnału w dziedzinie czasu.It is advantageous if all steps are performed on time-domain signal samples.

Korzystnie jest, gdy chwile próbkowania sygnału prądu są skorelowane w czasie z momentem osiągnięcia określonej fazy przez sygnał napięcia.It is advantageous when the current signal sampling moments are correlated in time with the moment when the voltage signal reaches a specific phase.

Korzystnie jest, gdy filtrację stanowi filtracja medianowa lub filtracja uśredniająca lub filtracja modowa.It is advantageous when the filtration is a median filtration or an averaging filtration or a mode filtration.

Korzystnie jest, gdy sposób obejmuje:Preferably, the method comprises:

- wyznaczanie w module wyznaczania podobieństw pomiędzy wszystkimi wzorcowymi wektorami zmian pobranymi z modułu pamięci wzorców, przy czym moduł pamięci wzorców zawiera wzorcowe wektory zmian charakterystyczne dla OEE, a zbiorem wektorów zmian wyznaczonych w module wyznaczania wektorów zmian, przy czym wyznaczone podobieństwa są przekazywane do modułu decyzji;- determining in the determination module similarities between all the pattern change vectors taken from the pattern memory module, wherein the pattern memory module contains pattern change vectors characteristic for OEE, and the set of change vectors determined in the change vector determination module, wherein the determined similarities are transferred to the decision module;

- podejmowania decyzji przez moduł decyzji na podstawie podobieństw wyznaczonych w module wyznaczania podobieństw oraz na podstawie danych z modułu pamięci wzorców o wartości progowej charakterystycznej dla każdego typu OEE i możliwej zmiany stanu tego OEE, którego wzorzec jest przechowywany w module pamięci wzorów.- making decisions by the decision module based on similarities determined in the similarity determination module and on the basis of data from the pattern memory module with a threshold value characteristic for each type of OEE and a possible change in the state of this OEE, the pattern of which is stored in the pattern memory module.

Korzystnie jest, gdy podejmowanie decyzji przez moduł decyzji obejmuje:It is advantageous when decision-making by the decision module includes:

wyznaczanie maksymalnej wartości współczynnika podobieństwa dla całego wektora podobieństw, oraz porównywanie tej wartości maksymalnej z wartością progową pobraną z modułu pamięci wzorców, następnie podejmowanie decyzji przez moduł decyzji na podstawie tego porównania, jeśli maksymalna wartość współczynnika podobieństwa dla wektora podobieństw przekroczy wartość progową wówczas moduł decyzji podejmuje decyzję o tym, że potencjalne zdarzenie w okresie k dotyczy zmiany stanu określonego OEE, natomiast jeśli maksymalna wartość współczynnika podobieństwa dla wektora podobieństw nie przekroczy wartości progowej, to wówczas moduł decyzji podejmuje decyzję, że wcześniej wykryte potencjalne zdarzenie nie jest zdarzeniem oznaczającym zmianę stanu jakiegokolwiek OEE w badanym obwodzie zasilania sieci elektroenergetycznej.determining the maximum value of the similarity coefficient for the entire similarity vector, and comparing this maximum value with the threshold value taken from the pattern memory module, then making a decision by the decision module based on this comparison, if the maximum value of the similarity coefficient for the similarity vector exceeds the threshold value, then the decision module decides that the potential event in period k concerns a change in the state of a specific OEE, whereas if the maximum value of the similarity coefficient for the similarity vector does not exceed the threshold value, then the decision module decides that the previously detected potential event is not an event indicating a change in the state of any OEE in the tested power supply circuit of the power network.

Korzystnie jest, gdy w etapie podejmowania decyzji w module decyzji w sytuacji, gdy podane kryteria wyboru decyzji są nie wystarczające stosuje się algorytmy statystyczne do wybrania najbardziej prawdopodobnego OEE z pośród zrejestrowanych wzorców, korzystnie jest to algorytm drzewa decyzyjnego albo lasu losowego, albo K-najbliższych sąsiadów (KNN), albo konwolucyjnych sieci neuronowych (CNN), albo maszyn wektorów nośnych (SVM), albo głębokich sieci neuronowych (DNN), albo Naive Bayes.It is advantageous when, at the decision-making stage in the decision module, in a situation where the given decision selection criteria are not sufficient, statistical algorithms are used to select the most probable OEE from among the registered patterns, preferably a decision tree algorithm or a random forest, or K-nearest neighbors (KNN), or convolutional neural networks (CNN), or support vector machines (SVM), or deep neural networks (DNN), or Naive Bayes.

Korzystnie jest, gdy przed etapem podejmowania decyzji w module decyzji (19) wykonuje się etap dodawania wzorców zmian do modułu pamięci wzorów (17), przy czym etap dodawania wzorców jest uzależniony od predefiniowanych i dostarczonych przez użytkownika danych o kategorii dodawanego urządzenia i momencie jego podłączenia do sieci, etapy dodawania wzorców obejmują:It is advantageous that before the decision-making stage in the decision module (19), a step of adding change patterns to the pattern memory module (17) is performed, wherein the step of adding patterns depends on predefined data provided by the user about the category of the device being added and the moment of its connection to the network, the steps of adding patterns include:

ustawienie modułu wyboru trybu pracy (14) w tryb dodawania wzorca (tryb duplikacji wyjść), który powoduje dostarczanie macierzy próbek do modułu wyznaczania wzorców (16), wyznaczanie wzorcowych wektorów zmian, przy czym wyznaczanie wzorcowych wektorów zmian odbywa się analogicznie do wyznaczania wektorów zmian, przy czym przy wyznaczaniu wzorcowych wektorów zmian przyjmuje się predefiniowane wartości przesunięć o’ i o”, oraz predefiniowaną wartość progową charakterystyczną dla podanej kategorii OEE, następnie zapamiętywanie wzorcowego wektora zmian, razem z odpowiadającymi wartościami przesunięcia o’ i o”, oraz predefiniowaną wartość progową charakterystyczną dla podanej kategorii OEE w module pamięci wzorców (17), przy czym po dodaniu wzorcowego wektora zmian do modułu pamięci wzorców (16), rozpoczyna się rozpoznawanie OEE jak określono w sposobie według wynalazku bądź dodaje się kolejne urządzenie.setting the operating mode selection module (14) to the pattern addition mode (output duplication mode), which results in supplying a sample matrix to the pattern determination module (16), determining the pattern change vectors, wherein the determination of the pattern change vectors is carried out analogously to the determination of the change vectors, wherein when determining the pattern change vectors, predefined values of shifts o’ and o”, and a predefined threshold value characteristic for the given OEE category are assumed, then storing the pattern change vector, together with the corresponding shift values o’ and o”, and a predefined threshold value characteristic for the given OEE category in the pattern memory module (17), wherein after adding the pattern change vector to the pattern memory module (16), OEE recognition is started as defined in the method according to the invention or another device is added.

Niniejsze ujawnienie stanowi udoskonalenie wcześniejszego wynalazku (Pat.234560), co najmniej poprzez zmiany w przetwarzaniu sygnałów na etapie identyfikacji, ale także przez uzupełnie nie o nowe skuteczne rozwiązania dotyczące etapu detekcji potencjalnych zdarzeń, związanych z monitorowanym OEE oraz przez uzupełnienie o rozwiązania dotyczące trybu szkolenia urządzenia.The present disclosure improves the prior invention (Pat. 234560), at least by changes in signal processing in the identification stage, but also by supplementing it with new effective solutions regarding the detection stage of potential events related to the monitored OEE and by supplementing it with solutions regarding the device training mode.

W niniejszym wynalazku zastosowano metodę identyfikacji wykorzystującą, korzystnie jedynie czasową postać sygnałów, korzystnie średniej częstotliwości. Metoda ta została dokładnie opisana w dalszej części tego opracowania. Cechą charakterystyczną tej metody identyfikacji jest to, że korzystnie rozpatruje się w niej chwile w okresach składowej podstawowej, korzystnie według chwili wystąpienia określonego poziomu napięcia (fazy tego napięcia), w celu uzyskania informacji, korzystnie z sygnału pseudo-okresowego charakterystycznego dla monitorowanych OEE. Dodatkowo cechą charakterystyczną metody identyfikacji stosowanej w wynalazku jest specjalny sposób filtracji, korzystnie filtracji medianowej, tego pseudo-okresowego sygnału. Stosowany sposób filtracji, przedstawiony dalej w opisie szczegółowym wynalazku, jest odmienny od stosowanych w innych wynalazkach sposobów filtracji odszumiających, które co prawda ułatwiają detekcję zdarzeń, ale znacząco obniżają skuteczność identyfikacji OEE, gdyż powodują utratę znaczących informacji zawartych w sygnałach prądu sieci zasilania Nn, jak np. w wynalazkach ujawnionych i opublikowanych pod numerami: US9104189B2, CN106022645B (WO2017211288A1, US20170351288A1).The present invention utilizes an identification method that preferably utilizes only the temporal form of signals, preferably average frequency. This method is described in detail later in this paper. A characteristic feature of this identification method is that it preferably considers moments within the fundamental component periods, preferably at the time of occurrence of a specific voltage level (phase of this voltage), in order to obtain information, preferably from a pseudo-periodic signal characteristic of the monitored OEE. An additional characteristic of the identification method used in the invention is a special method of filtering this pseudo-periodic signal, preferably median filtering. The applied filtration method, presented further in the detailed description of the invention, is different from the denoising filtration methods used in other inventions, which, although they facilitate event detection, significantly reduce the effectiveness of OEE identification, as they cause the loss of significant information contained in the current signals of the LV power supply network, as e.g. in the inventions disclosed and published under the numbers: US9104189B2, CN106022645B (WO2017211288A1, US20170351288A1).

Należy zwrócić uwagę, że zastosowana w niniejszym wynalazku metoda identyfikacji OEE jest opisana przez proste operacje obejmujące odejmowanie i porównywanie wartości wektora liczbowego. Zatem złożoność obliczeniowa detekcji zdarzeń zastosowanej w wynalazku jest korzystnie bardzo niska.It should be noted that the OEE identification method used in the present invention is described by simple operations involving subtraction and comparison of the values of a numerical vector. Therefore, the computational complexity of the event detection used in the invention is advantageously very low.

Ponadto, dzięki zastosowaniu prostej miary podobieństwa do klasyfikacji OEE (gdzie skalowanie wymaga jedynie dodania nowych wektorów liczbowych jako wzorców nowych OEE), klasyfikacja OEE może być łatwo skalowana w celu uwzględnienia nowych OEE w monitorowanym obwodzie sieci zasilania Nn. Natomiast stosowane w innych wynalazkach metody klasyfikacji, takie jak np.: LDA, SVM i sieci neuronowe, często wymagają przekwalifikowania klasyfikatora lub dodania (np. ręcznie) nowych klasyfikatorów do systemu. Proponowane rozwiązanie według wynalazku jest zatem skalowalne do większych środowisk z większą liczbą OEE lub z OEE posiadającymi wiele trybów pracy.Moreover, by using a simple similarity measure for OEE classification (where scaling only requires adding new numerical vectors as patterns of new OEEs), OEE classification can be easily scaled to account for new OEEs in the monitored LV power network circuit. However, classification methods used in other inventions, such as LDA, SVM, and neural networks, often require retraining the classifier or adding (e.g., manually) new classifiers to the system. The proposed solution according to the invention is therefore scalable to larger environments with a larger number of OEEs or with OEEs having multiple operating modes.

Zastosowane podejście do sposobu identyfikacji OEE charakteryzuje się, zatem mniejszą złożonością obliczeniową oraz większą skalowalnością w porównaniu z innymi wynalazkami opartymi na np. modelach matematycznych, HMM czy analizie w paśmie wysokich częstotliwości (EMI).The applied approach to the OEE identification method is therefore characterized by lower computational complexity and greater scalability compared to other inventions based on, for example, mathematical models, HMM or high-frequency analysis (EMI).

Korzystnym efektem stosowania opracowanej metody identyfikacji w urządzeniu według wynalazku jest to, że uzyskano bardzo dobrą skuteczność identyfikacji OEE, przy zastosowaniu tanich środków w realizacji praktycznej urządzenia NILM.The advantageous effect of using the developed identification method in the device according to the invention is that a very good efficiency of OEE identification was achieved, using cheap means in the practical implementation of the NILM device.

W przeciwieństwie do wynalazków wykorzystujących metody identyfikacji, stosujące np. H MM, czy modele stanowe, ujawniony tutaj wynalazek, korzystnie jest zdolny do wytworzenia wyników klasyfikacji OEE w czasie zbliżonym do rzeczywistego, z opóźnieniem około 1 sekundy lub mniej, po włączeniu rzeczywistego OEE.In contrast to inventions employing identification methods using, e.g., H MMs or state models, the invention disclosed herein advantageously is capable of producing OEE classification results in near real time, with a delay of about 1 second or less, after enabling the actual OEE.

W dalszej części opisu wynalazku zostało dokładnie opisane urządzenie i sposób, które implementuje zarówno sposób przetwarzania danych pomiarowych, jak i sposób detekcji zdarzeń oraz sposób uczenia systemu.In the further part of the description of the invention, a device and a method are described in detail, which implements both the method of processing measurement data and the method of event detection and the method of training the system.

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia według przykładu wykonania wynalazku.The subject of the invention is shown in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a device according to an embodiment of the invention.

Podczas stabilnej pracy (czyli w stanie ustalonym) odbiornika energii elektrycznej (OEE) lub wielu takich odbiorników zaobserwowano, że rejestrowane wartości chwilowe prądu są zbliżone w powtarzalnych chwilach (tm) względem czasu osiągnięcia określonej fazy przez sygnał składowej podstawowej napięcia sieci Nn (tok, gdzie k to numery kolejnych okresów składowej podstawowej sygnału napięcia sieciowego). W przypadku włączenia dodatkowego odbiornika, wyłączenia już włączonego odbiornika lub zmiany jego stanu wartości chwilowe prądu ulegają zmianie, która jest charakterystyczna dla danego typu odbiornika lub jego stanu. Koncepcja urządzenia według wynalazku polega na identyfikacji stanu pracy odbiornika energii elektrycznej na podstawie ciągłych pomiarów przebiegu sumarycznego prądu i napięcia zasilania sieci Nn oraz na przetwarzaniu wyników tych pomiarów. Istota przetwarzania danych służących do identyfikacji pracujących odbiorników polega na wyznaczeniu różnicy wartości chwilowych sygnału prądu w odpowiednio wybranych okresach sygnału składowej podstawowej napięcia sieci Nn mierzonych w chwilach tm.During stable operation (i.e., steady-state) of an electrical energy receiver (EEE) or multiple such receivers, it has been observed that the recorded instantaneous current values are similar at repeatable instants (tm) relative to the time the fundamental component signal of the LV network voltage reaches a specific phase (tm, where k is the number of successive periods of the fundamental component of the network voltage signal). When an additional receiver is turned on, an already-on receiver is turned off, or its status changes, the instantaneous current values undergo a change that is characteristic for the given type of receiver or its state. The concept of the device according to the invention involves identifying the operating state of the electrical energy receiver based on continuous measurements of the total current and supply voltage waveform of the LV network and processing the results of these measurements. The essence of data processing used to identify operating receivers is to determine the difference in the instantaneous current signal values in appropriately selected periods of the fundamental component signal of the LV network voltage measured at instants tm.

Urządzenie według przykładu realizacji wynalazku zawiera w torze napięciowym 22 moduł czujnika napięcia, którym przykładowo jest przekładnik napięcia 2, którego wejście jest dołączone równolegle do sieci elektroenergetycznej, i który realizuje transformację sygnału napięcia sieci Nn (sieć niskiego napięcia) do poziomów akceptowalnych przez typowe moduły przetwarzania A/A i A/C. W przykładowym urządzeniu przekładnik napięcia to transformator obniżający poziom napięcia Uzas. Jednocześnie transformator napięciowy Tn realizuje separację galwaniczną układów pomiarowych od sieci Nn. W rezultacie moduł przekładnika napięcia 2 dokonuje przekształcenia sygnału napięcia zasilania U zas do sygnału napięcia U1(t).The device according to an exemplary embodiment of the invention includes in the voltage path 22 a voltage sensor module, which is, for example, a voltage transformer 2, the input of which is connected in parallel to the power grid, and which transforms the voltage signal of the LV network (low voltage network) to levels acceptable by typical A/A and A/C conversion modules. In the exemplary device, the voltage transformer is a transformer that steps down the voltage level Uzas. At the same time, the voltage transformer Tn provides galvanic separation of the measuring systems from the LV network. As a result, the voltage transformer module 2 transforms the supply voltage signal U zas to the voltage signal U1(t).

Wyjście przekładnika napięcia 2 dołączone jest poprzez moduł filtra 4 i moduł wzmacniacza 6 oraz moduł przetwornika analogowo-cyfrowego 8 do modułu detekcji fazy 10.The output of voltage transformer 2 is connected via filter module 4 and amplifier module 6 and analog-to-digital converter module 8 to phase detection module 10.

Moduł filtra 4 przetwarza sygnał napięcia ui(t), otrzymany z przekładnika napięcia 2, na sygnał napięcia ui’(t) poprzez usunięcie z sygnału napięcia ui(t) składowych o częstotliwościach wyższych od podstawowej napięcia sieci energetycznej (w Europie 50 Hz). Wykorzystana w module filtra 4 filtracja dolnoprzepustowa ma na celu ułatwienie wyznaczenia chwili t0. Przykładowo wykorzystano do tego celu filtr dolnoprzepustowy o paśmie zaporowym powyżej częstotliwości 70 Hz.Filter module 4 converts the voltage signal ui(t), received from voltage transformer 2, into a voltage signal ui’(t) by removing components with frequencies higher than the fundamental power grid voltage (50 Hz in Europe) from the voltage signal ui(t). The low-pass filtration used in filter module 4 is intended to facilitate the determination of instant t0. For example, a low-pass filter with a stopband above a frequency of 70 Hz is used for this purpose.

Istnieje możliwość realizacji modułu filtra 4 w sposób cyfrowy. W aspekcie przykładu realizacji moduł ten występuje po module przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 w torze napięciowym urządzenia według wynalazku, a moduł wzmacniacza 6 jest połączony bezpośrednio z przekładnikiem napięcia 2. Zmiana postaci analogowej na postać cyfrową modułu filtra 4 nie zmienia istoty działania urządzenia według wynalazku.It is possible to implement filter module 4 in a digital manner. In the embodiment, this module is located after the analog-to-digital processing module 8 in the voltage path of the device according to the invention, and the amplifier module 6 is connected directly to the voltage transformer 2. Changing the analog to digital form of filter module 4 does not change the operation of the device according to the invention.

Moduł wzmacniacza 6 przekształca sygnał napięcia ui’(t) do sygnału napięcia U1”(t) w taki sposób, aby sygnał ui”(t) spełniał wymagania modułu przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 w torze napięciowym urządzenia według przykładu realizacji. Wymagania te dotyczą wybranego zakresu napięć wejściowych dla przetwornika A/C zastosowanego w tym torze przetwarzania sygnału i zależą od konkretnej realizacji urządzenia. Przykładowo amplituda napięcia U1”(t) wynosi 12V p-p.The amplifier module 6 converts the voltage signal ui’(t) to the voltage signal U1”(t) in such a way that the signal ui”(t) meets the requirements of the analog-to-digital processing module 8 in the voltage path of the device according to the embodiment. These requirements relate to the selected input voltage range for the A/D converter used in this signal processing path and depend on the specific implementation of the device. For example, the voltage amplitude U1”(t) is 12V p-p.

W torze napięciowym urządzenia w przykładzie realizacji moduł przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 przyjmuje sygnał napięcia U1”(t), który w module przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 podlega przetworzeniu na szereg próbek tego sygnału u(n). Przykładowo użyto przetwornika o rozdzielczości bitowej 12 bitów i częstotliwości próbkowania Fs = 10 kHz.In the voltage path of the device, in the example embodiment, the analog-to-digital processing module 8 receives the voltage signal U1"(t), which is processed in the analog-to-digital processing module 8 into a series of samples of this signal u(n). For example, a converter with a bit resolution of 12 bits and a sampling frequency of Fs = 10 kHz was used.

Po próbkowaniu sygnału napięcia U1”(t) w module przetwornika analogowo-cyfrowego 8 sygnał cyfrowy u(n) poddaje się detekcji fazy w module detekcji fazy 10. Działanie modułu detekcji fazy 10 polega na wyznaczeniu indeksu n0 próbki szeregu u(n) dla chwili t0k. Chwila t0k reprezentuje czas osiągnięcia określonej fazy przez sygnał składowej podstawowej napięcia sieci Nn (gdzie k to numery kolejnych okresów składowej podstawowej sygnału napięcia sieciowego). Indeks n0 przekazywany jest z wyjścia modułu detekcji fazy do jednego z wejść modułu wyboru próbek 9 prądu i(n) w torze prądowym i umożliwia odpowiedni wybór próbek prądu i(n) w tym module oraz dalsze przekształcanie tych próbek w sposób opisany dalej.After sampling the voltage signal U1”(t) in the analog-to-digital converter module 8, the digital signal u(n) is subjected to phase detection in the phase detection module 10. The operation of the phase detection module 10 consists in determining the index n0 of the sample of the u(n) series for the instant t0k. The instant t0k represents the time when the signal of the fundamental component of the network voltage Nn (where k are the numbers of the subsequent periods of the fundamental component of the network voltage signal) reaches a specific phase. The index n0 is transferred from the output of the phase detection module to one of the inputs of the current i(n) sample selection module 9 in the current path and enables the appropriate selection of current i(n) samples in this module and further processing of these samples in the manner described below.

Urządzenie według przykładu realizacji wynalazku zawiera w torze prądowym 32 moduł czujnika pomiaru prądu, którym przykładowo jest przekładnik prądowy 1, którego wejście połączone jest w sposób szeregowy (prądowy) do przewodu fazy sieci elektroenergetycznej. Działanie przekładnika prądowego 1 Tp polega na transformacji sygnału prądu sieci Nn do sygnału napięcia o poziomach akceptowalnych przez typowe moduły przetwarzania A/A i A/C. Zmiany sygnału napięcia u2(izas(t)) na wyjściu przekładnika prądowego 1 odwzorowują w sposób proporcjonalny zmiany prądów zasilających odbiorniki (OEE) podłączone do mierzonego obwodu sieci zasilania Nn. Jednocześnie przekładnik prądowy 1 realizuje separację galwaniczną układów pomiarowych od sieci zasilania Nn. Sygnał napięcia u2(izas(t)) jest przekazywany z wyjścia przekładnika prądowego 1 do dalszych modułów w torze prądowym urządzenia według wynalazku.The device according to an exemplary embodiment of the invention includes in the current path 32 a current measurement sensor module, which is, for example, a current transformer 1, the input of which is connected in series (current) to the phase conductor of the power network. The operation of the current transformer 1 Tp consists in transforming the current signal of the LV network to a voltage signal with levels acceptable by typical A/A and A/C conversion modules. Changes in the voltage signal u2(izas(t)) at the output of the current transformer 1 proportionally represent changes in the currents supplying the receivers (OEE) connected to the measured circuit of the LV power network. At the same time, the current transformer 1 provides galvanic isolation of the measuring systems from the LV power network. The voltage signal u2(izas(t)) is transmitted from the output of the current transformer 1 to further modules in the current path of the device according to the invention.

Wyjście przekładnika prądowego 1 dołączone jest poprzez moduł filtra 3 antyaliasingowego i moduł wzmacniacza 5 oraz moduł przetwornika analogowo-cyfrowego 7 do modułu wyboru próbek 9 prądu i(n).The output of the current transformer 1 is connected via the anti-aliasing filter module 3 and the amplifier module 5 and the analog-to-digital converter module 7 to the current i(n) sample selection module 9.

Moduł filtra 3 antyaliasingowego jest opcjonalny i stanowi aspekt przykładu realizacji, a jego brak nie wpływa znacząco na skuteczność działania całego urządzenia według wynalazku. W wypadku braku modułu filtra 3 antyaliasingowego, wyjście przekładnika prądowego 1 dołączone jest poprzez moduł wzmacniacza 5 oraz moduł przetwornika analogowo-cyfrowego 7 do modułu wyboru próbek 9 prądu i(n).The anti-aliasing filter module 3 is optional and constitutes an aspect of the embodiment, and its absence does not significantly affect the effectiveness of the entire device according to the invention. In the absence of the anti-aliasing filter module 3, the output of the current transformer 1 is connected via the amplifier module 5 and the analog-to-digital converter module 7 to the current i(n) sample selection module 9.

Moduł filtra 3 jest modułem filtracji dolnoprzepustowej, spełniającym rolę filtru antyaliasingowego o częstotliwości granicznej Fic zależnej od dobranej częstotliwości próbkowania Fis używanej w module przetwornika analogowo-cyfrowego 7 tom prądowego.Filter module 3 is a low-pass filter module that acts as an anti-aliasing filter with a cutoff frequency Fic depending on the selected sampling frequency Fis used in the 7-channel current analog-to-digital converter module.

Działanie modułu filtra 3 polega na przetworzeniu sygnału napięcia U2(izas(t)), otrzymanego z przekładnika prądowego 1, na sygnał napięcia U2'(izas(t)) przez usunięcie z sygnału napięcia U2(izas(t)) składowych o częstotliwościach wyższych od granicznej częstotliwości Fic.The operation of filter module 3 consists in converting the voltage signal U2(izas(t)) received from current transformer 1 into the voltage signal U2'(izas(t)) by removing from the voltage signal U2(izas(t)) the components with frequencies higher than the limiting frequency Fic.

Działanie modułu wzmacniacza 5 polega na dalszym przekształceniu sygnału napięcia U2'(izas(t)) do sygnału napięcia u2”(izas(t)) w taki sposób, aby sygnał U2”(izas(t)) spełniał wymagania modułu przetwornika analogowo-cyfrowego 7 w torze prądowym urządzenia według wynalazku. Wymagania te dotyczą wybranego zakresu napięć wejściowych dla przetwornika A/C zastosowanego w tym torze przetwarzania sygnału.The operation of the amplifier module 5 consists in further converting the voltage signal U2'(izas(t)) to the voltage signal u2"(izas(t)) in such a way that the signal U2"(izas(t)) meets the requirements of the analog-to-digital converter module 7 in the current path of the device according to the invention. These requirements relate to the selected range of input voltages for the A/D converter used in this signal processing path.

W torze prądowym urządzenia według wynalazku moduł przetwornika analogowo-cyfrowego 7 przyjmuje sygnał napięcia U2”(izas(t)), który w module przetwornika analogowo-cyfrowego 7 podlega przetworzeniu na szereg próbek tego sygnału i(n). Przykładowo użyto przetwornika o rozdzielczości bitowej 12 bitów i częstotliwości próbkowania Fis = 10 kHz.In the current path of the device according to the invention, the analog-to-digital converter module 7 receives the voltage signal U2"(izas(t)), which is processed in the analog-to-digital converter module 7 into a series of samples of this signal i(n). For example, a converter with a bit resolution of 12 bits and a sampling frequency of Fis = 10 kHz was used.

Moduł wyboru próbek 9 prądu i(n) urządzenia w przykładzie realizacji na swoich wejściach przyjmuje szereg próbek i(n) z wyjścia modułu przetwornika analogowo-cyfrowego 7 modułu pomiaru prądu 32 oraz wartości indeksów n0 osiągnięcia określonej fazy sygnału napięcia z modułu detekcji fazy 10, które zostały wyznaczone na podstawie danych z wyjścia modułu pomiaru napięcia 22. Działanie modułu wyboru próbek 9 prądu i(n) polega na wybraniu próbek z szeregu i(n) począwszy od indeksu no dla każdego okresu napięcia sieci zasilania Nn, który osiągnął określoną fazę - przykładowo sygnał napięcia zmienił znak (tzw. przejście przez zero).The current i(n) sample selection module 9 of the device in the example embodiment accepts at its inputs a series of i(n) samples from the output of the analog-to-digital converter module 7 of the current measurement module 32 and the values of the n0 indexes of reaching a specific phase of the voltage signal from the phase detection module 10, which were determined on the basis of data from the output of the voltage measurement module 22. The operation of the current i(n) sample selection module 9 consists in selecting samples from the i(n) series starting from the index no for each period of the supply network voltage Nn that has reached a specific phase - for example, the voltage signal has changed its sign (the so-called zero crossing).

Wyjście modułu wyboru próbek 9 urządzenia według wynalazku dołączone jest poprzez moduł formowania macierzy 11 i moduł filtra 12 do modułu detekcji potencjalnych zdarzeń 13.The output of the sample selection module 9 of the device according to the invention is connected via the matrix forming module 11 and the filter module 12 to the potential event detection module 13.

Moduł formowania macierzy 11 przyjmuje na swoim wejściu wybrane próbki i(n) z wyjścia modułu wyboru próbek (9). Moduł formowania macierzy 11, korzystając przykładowo z bufora cyklicznego, przekształca wartości próbek sygnału i(n) do postaci macierzy Ip.The matrix forming module 11 receives as its input the selected samples i(n) from the output of the sample selection module (9). The matrix forming module 11, using for example a circular buffer, transforms the values of the signal samples i(n) into the matrix Ip.

Poszczególne wiersze macierzy Ip odpowiadają wartościom chwilowym prądu, które wystąpiły w takim samym odstępie czasu względem momentu t0 w okresach k od 1 do K. Indeks k wskazuje numer okresu składowej podstawowej sygnału napięcia w sieci energetycznej, zaś indeks m numer próbki prądu w tym okresie. Pojedynczy okres ma M próbek, gdzie M to liczba naturalna, odpowiadająca liczbie próbek zarejestrowanych podczas trwania jednego okresu (20 ms) składowej podstawowej napięcia sieci energetycznej (50 Hz), przykładowo M = 200 próbek. Poszczególne kolumny macierzy Ip zawierają więc próbki, które zostały zarejestrowane w k-tym okresie (składowej podstawowej 50 Hz). Macierz Ip ma Fs/50 wierszy, gdzie Fs oznacza stosowaną częstotliwość próbkowania w module przetwornika analogowo-cyfrowego 7 w module pomiaru prądu 32 urządzenia.The individual rows of the Ip matrix correspond to the instantaneous current values that occurred at the same time interval relative to instant t0 in periods k from 1 to K. The index k indicates the period number of the fundamental component of the voltage signal in the power network, and the index m indicates the number of the current sample in this period. A single period has M samples, where M is a natural number corresponding to the number of samples recorded during one period (20 ms) of the fundamental component of the power network voltage (50 Hz), for example M = 200 samples. The individual columns of the Ip matrix therefore contain samples that were recorded in the kth period (of the 50 Hz fundamental component). The Ip matrix has Fs/50 rows, where Fs denotes the sampling frequency used in the analog-to-digital converter module 7 in the current measurement module 32 of the device.

Dane w postaci macierzy Ip przekazywane są z wejścia modułu formowania macierzy 11 do wejścia modułu filtra 12. Moduł filtra 12 poddaje wiersze macierzy Ip filtracji, w wyniku czego otrzymywana jest macierz I. Przykładowo zastosowano filtrację medianową rzędu n = 15. W innych aspektach przykładu realizacji moduł filtra 12 realizuje filtrację uśredniającą lub filtrację modową. Filtracja medianowa rzędu n polega na wyznaczeniu mediany ruchomej, dla okna o szerokości n na wartościach próbek wzdłuż wierszy macierzy Ip. Macierz I, zawiera w swojej każdej kolejnej kolumnie przefiltrowane wartości próbek sygnału prądu kolejnych okresów składowej podstawowej napięcia sieci zasilania Nn. W innych aspektach przykładu realizacji konstrukcja macierzy I i Ip może być odmienna, np. wiersze mogą być zamienione z kolumnami. W jeszcze innych aspektach przykładu realizacji moduł formowania macierzy 11 może przekształcać wartości próbek sygnału i(n) do odpowiedniego szeregu wektorów wartości tych próbek. Znawca może zorganizować szeregowanie wartości próbek sygnału i(n) oraz ich filtrację w inny sposób, co nie zmienia istoty wynalazku.Data in the form of a matrix Ip is passed from the input of matrix forming module 11 to the input of filter module 12. Filter module 12 filters the rows of matrix Ip, resulting in matrix I. For example, median filtration of order n = 15 is used. In other aspects of the embodiment, filter module 12 performs averaging filtration or modal filtration. Median filtration of order n involves determining a moving median, for a window of width n, on the sample values along the rows of matrix Ip. Matrix I contains, in each subsequent column, filtered values of current signal samples of subsequent periods of the fundamental component of the supply network voltage Nn. In other aspects of the embodiment, the construction of matrices I and Ip may be different, e.g., rows may be swapped with columns. In still other aspects of the embodiment, matrix forming module 11 may transform the values of signal samples i(n) to the appropriate series of vectors of these sample values. A person skilled in the art may organize the ordering of the signal sample values i(n) and their filtering in a different way, which does not change the essence of the invention.

PL 248440 Β1PL 248440 Β1

Macierz I przekazywana jest z wyjścia modułu formowania macierzy 11 do wejścia modułu detekcji potencjalnych zdarzeń 13. Moduł detekcji potencjalnych zdarzeń 13 najpierw wyznacza wektor zmian Alk,o które zaszły w sygnale prądu, a dokładniej w kolumnach macierzy I, w czasie odpowiadającym zakładanej liczbie okresów składowej podstawowej napięcia sieci Nn. Przy czym zakładana liczba okresów o, jest predefiniowana i jest uzależniona od rodzaju wykrywanego OEE, przykładowo dla obciążeń o charakterze indukcyjnym wartość parametru o przyjmuje wartość o = 7. Możliwe wartości parametru offsetu można wyznaczyć empirycznie. Dla wartości rzędu stosowanego filtru medianowego n = 15 i dal obciążenia indukcyjnego korzystne jest przyjęcie offsetu o = 7 oznaczającego, że wektor zmian Alk,o wyznaczany jest dla próbek sygnału prądu pobranych w okresie k-o oraz dla próbek w okresie k+o, zgodnie ze wzorem W.1.The matrix I is transferred from the output of the matrix forming module 11 to the input of the potential event detection module 13. The potential event detection module 13 first determines the vector of changes Alk,o that occurred in the current signal, or more precisely in the columns of matrix I, in the time corresponding to the assumed number of periods of the fundamental component of the network voltage Nn. The assumed number of periods o is predefined and depends on the type of detected OEE; for example, for inductive loads, the value of parameter o assumes the value o = 7. Possible values of the offset parameter can be determined empirically. For the order value of the used median filter n = 15 and for an inductive load, it is advantageous to assume an offset o = 7, which means that the vector of changes Alk,o is determined for current signal samples taken in period k-o and for samples in period k+o, in accordance with formula W.1.

διλ,ο = (ik+0 - lk-0) (W.i)δι λ , ο = (ik +0 - lk- 0 ) (Wi)

Wektory zmian Alk,o są wyznaczane dla wszystkich okresów k z przedziału od okresu o+1 do ostatniego okresu, dla którego pobrane mogą być próbki sygnału prądu i(n) pomniejszonego o o+1 (dostępne w macierzy I).The change vectors Alk,o are determined for all periods k in the range from period o+1 to the last period for which samples of the current signal i(n) reduced by o+1 (available in matrix I) can be taken.

Dalsze działanie modułu detekcji potencjalnych zdarzeń 13 polega na tym, że dla każdego wyznaczonego wektora zmian Alk,o, czyli dla każdego okresu k, wyliczane są wartości średniej zmiany w okresie SZk zgodnie ze wzorem W.2.Further operation of the potential event detection module 13 consists in calculating the values of the average change in the period SZk for each designated change vector Alk,o, i.e. for each period k, in accordance with formula W.2.

5Z,C = (meanfaiJsęd/fc 0))) (W.2)5Z, C = (meanfaiJjudge/fc 0 ))) (W.2)

Następnie moduł detekcji potencjalnych zdarzeń 13, dla wszystkich okresów k, z przedziału określonego wcześniej) wyznacza wartości szczytowe ze wszystkich wartości średnich zmian w okresie SZk.Then, the potential event detection module 13, for all periods k, from the previously defined range) determines the peak values of all mean values of changes in the period SZk.

W wyniku swojego działania moduł detekcji potencjalnych zdarzeń 13 wyznacza i przekazuje na swoim wyjściu numery okresów k gdzie okres k, to okres w którym wyznaczony współczynnik wartości średnich zmian w okresie SZk lokalnie osiąga wartość maksymalną dla ustalonego o. Okresy te uznaje się za okresy, w których zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE dla wybranego o.As a result of its operation, the potential event detection module 13 determines and transmits at its output the numbers of periods k, where period k is the period in which the determined coefficient of average change values in period SZk locally reaches the maximum value for the established o. These periods are considered to be periods in which a potential change in the OEE mode or state for the selected o occurred.

Dodatkowo moduł detekcji potencjalnych zdarzeń 13 przekazuje na swoim wyjściu macierz I w identycznej postaci w jakiej macierz ta została przekazana do jego wejścia z wyjścia modułu filtra 12.Additionally, the potential event detection module 13 transmits the I matrix at its output in the same form in which this matrix was transmitted to its input from the output of the filter module 12.

Moduł wyboru trybu pracy 14 na swoim wejściu przyjmuje od modułu detekcji potencjalnych zdarzeń 13 dane w postaci macierzy I oraz numery okresów k, w których mogło zaistnieć zdarzenie zmiany stanu jednego z OEE. Moduł wyboru trybu pracy 14 decyduje o sposobie pracy dalszych modułów urządzenia według wynalazku według nastaw dokonanych przez użytkownika tego urządzenia - urządzenie albo rejestruje nowy odbiornik, albo rozpoznaje zdefiniowane rodzaje OEE. Ponieważ użytkownik decyduje o trybie pracy, może on również zadać odpowiednie parametry takie jak offset o.The operating mode selection module 14 receives data from the potential event detection module 13 in the form of a matrix I and the numbers of periods k in which a state change event of one of the OEEs could have occurred. The operating mode selection module 14 determines the operation of the subsequent modules of the device according to the settings made by the user of the device – the device either registers a new receiver or recognizes defined OEE types. Because the user determines the operating mode, they can also set appropriate parameters, such as offset o.

W torze trybu uczenia urządzenie w przykładzie realizacji zawiera moduły pozwalające na wyznaczenie wzorców OEE i zapisanie tych wzorców do pamięci nieulotnej urządzenia. W aspekcie przykładu realizacji pamięć ta może być skonstruowana w postaci bazy danych.In the learning mode, the device in the example embodiment includes modules that allow for determining OEE patterns and storing these patterns in the device's non-volatile memory. In the example embodiment, this memory may be constructed as a database.

Wtórze trybu uczenia urządzenia według wynalazku moduł wyboru trybu pracy 14 podłączony jest do modułu pamięci wzorców 17 poprzez moduł wyznaczania wektorów wzorców 16.In the second stage of the learning mode of the device according to the invention, the operating mode selection module 14 is connected to the pattern memory module 17 via the pattern vector determination module 16.

Moduł wyznaczania wektorów wzorców 16 na swoim wejściu przyjmuje z wyjścia modułu wyboru trybu pracy 14 dane w postaci macierzy I oraz numery okresów k, w których mogło zaistnieć zdarzenie zmiany stanu jednego z OEE.The pattern vector determination module 16 receives at its input from the output of the operation mode selection module 14 data in the form of matrix I and the numbers of periods k in which an event of a change in the state of one of the OEEs could have occurred.

Moduł wyznaczania wektorów wzorców 16 pobiera wartości próbek z macierzy I z okresu k’ przed zmianą stanu OEE oraz wartości próbek macierzy I z okresu k’ zarejestrowanego po analizowanej zmianie stanu, kiedy OEE który zmienił stan i będzie już w nowym stanie ustalonym.The pattern vector determination module 16 collects sample values from matrix I from period k’ before the change in the OEE state and sample values of matrix I from period k’ recorded after the analyzed change in state, when OEE has changed state and will already be in a new steady state.

Oznaczenia • Wartość m-tej próbki w k-tym okresie oznacza się jako im,k. Wtedy wektor próbek odpowiadający k-temu okresowi sygnału prądu można określić wzorem (W.3).Notations • The value of the m-th sample in the k-th period is denoted as i m , k . Then the sample vector corresponding to the k-th period of the current signal can be defined by the formula (W.3).

ffc = [G.fc< - Gn.fc’ «'«.»] (W.3) • Jako X oznacza się liczbę OEE w monitorowanym obwodzie sieci zasilania Nn, które można poddać detekcji korzystając z urządzenia według wynalazku.ffc = [G.fc< - Gn.fc’ «'«.»] (W.3) • X denotes the number of OEE in the monitored circuit of the Nn power supply network, which can be detected using the device according to the invention.

• Jako x, gdzie: χε N λχ e < 1,X > oznacza się numer porządkowy każdego OEE w monitorowanym obwodzie sieci zasilania Nn.• As x, where: χε N λχ e < 1,X > is the serial number of each OEE in the monitored circuit of the Nn power supply network.

• Jako Sx oznacza się liczbę stanów pracy OEE o numerze porządkowym x.• Sx is the number of OEE operating states with the sequence number x.

PL 248440 Β1 • Jako a e <1 ,sx> oznacza się numer poprzedniego stanu pracy OEE o numerze porządkowym x.PL 248440 Β1 • As ae <1 ,s x > the number of the previous operating state of the OEE with the sequence number x is denoted.

• Jako b e <1 ,Sx> oznacza się numer nowego stanu pracy OEE o numerze porządkowym x.• As b e <1 ,Sx> the number of the new OEE operating state with the sequence number x is designated.

• Jako o’(x,a,b) oznacza się odpowiednią liczbę okresów sygnału o częstotliwości 50 Hz przed zmianą stanu OEE o numerze porządkowym x ze stanu o numerze a do innego stanu o numerze b, czyli wtedy okres k’= k-o’(x,a,b).• As o'(x, a ,b) is denoted the appropriate number of periods of the signal with frequency 50 Hz before the change of the OEE state with the sequence number x from the state with the number a to another state with the number b, i.e. then the period k'= k-o'(x, a ,b).

• Jako o”(x,a,b) oznacza się odpowiednią liczbę okresów sygnału o częstotliwości 50 Hz po zmianie stanu urządzenia x ze stanu o numerze a do innego stanu o numerze b, czyli wtedy okres k =k+O (x,a,b).• As o”(x,a,b) we mean the appropriate number of periods of the 50 Hz signal after the change of the state of device x from state number a to another state number b, i.e. then the period k =k+O (x,a,b).

Wartości o’(x,a,b) i o”(X,a,b) są charakterystyczne dla OEE o numerze porządkowym x. Wartości o’(x,a,b) i o”(x,a,b) powinny być tak dobrane, aby w przypadku gdy k’ jest okresem występującym przed zmianą stanu a na b OEE o numerze porządkowym x to okres k” jest okresem po przejściu OEE o numerze porządkowym x w ustalony stan pracy b. Wartości, które mogą przyjmować o’(X,a,b) i o”(X,a,b) wyznaczane są doświadczalnie i zapisywane w pamięci urządzenia według wynalazku. Odmiennie niż w module detekcji potencjalnych zdarzeń 13, w którym wykorzystywana jest jedna wartość o, tzn o' oraz o są równe, oraz wartości te są dobierane pod określone (zdefiniowane przez użytkownika) typy urządzeń, a nie konkretne urządzenia. W module wyznaczania wektorów zmian 15 i w module wyznaczania wektorów wzorców 16 wartości o' oraz o mogą być inne niż zastosowane w module detekcji potencjalnych zdarzeń (13). Celem detekcji w module detekcji potencjalnych zdarzeń 13 jest jedynie detekcja zmian w sygnale, celem obliczeń w modułach 15 i 16 jest wyznaczanie wektora zmian przy założeniu, że w danym okresie k stan zmieniło OEE ze stanu a na stan b.The values o'(x, a ,b) and o"( X , a ,b) are characteristic for OEE with sequence number x. The values o'(x, a ,b) and o"(x,a,b) should be selected so that if k' is the period occurring before the change of state a to b of OEE with sequence number x, then the period k" is the period after the transition of OEE with sequence number x to the steady state b. The values that o'( X , a ,b) and o"( X , a ,b) can assume are determined experimentally and stored in the memory of the device according to the invention. Unlike in the potential event detection module 13, in which one value o is used, i.e. o' and o are equal, and these values are selected for specific (user-defined) types of devices, not specific devices. In the change vector determination module 15 and the pattern vector determination module 16, the values o' and o may be different from those used in the potential event detection module (13). The purpose of detection in the potential event detection module 13 is only to detect changes in the signal, the purpose of calculations in modules 15 and 16 is to determine the change vector assuming that in a given period k the OEE changed from state a to state b.

• Jako O oznacza się zbiór wszystkich o’(X,a,b) i o”(X,a,b) - dla wszystkich x e <1 ,X> i dla wszystkich par (a,b) e<1 ,sx> i a b - w praktyce liczba możliwych par (a,b), czyli liczba różnych zmian stanów OEE o numerze porządkowym x ograniczona jest techniczną realizacją tego OEE. W przykładzie realizacji urządzenia według wynalazku przyjmuje się skończony zbiór O.• O is denoted as the set of all o'( X , a , b) and o"( X , a , b) - for all xe <1 , X> and for all pairs (a, b) e<1 , s x > iab - in practice, the number of possible pairs (a, b), i.e. the number of different changes of states of an OEE with the order number x, is limited by the technical realization of this OEE. In the example of the implementation of the device according to the invention, a finite set O is assumed.

Działanie modułu wyznaczania wektorów wzorców 16 polega na wyznaczaniu wektora cech OEE o numerze porządkowym x przy zmianie stanu OEE ze stanu a na stan b, oznaczonego jako:The operation of the pattern vector determination module 16 consists in determining the OEE feature vector with the order number x when the OEE state changes from state a to state b, marked as:

Λ.(χ,α,6) ^.ίχ,α,ΰ) “‘wzór . Wektor a'wzor jest wyznaczany na podstawie zmian, które zaszły w sygnale prądu w wyniku zmiany stanu z a na stan b przez OEE o numerze porządkowym x. Wektor ten jest wyznaczany po otrzymaniu sygnału o włączeniu tego OEE. Sygnałten pochodzi od użytkownika urządzenia, który wprowadził urządzenie w stan dodawania nowych wzorców. Λ .(χ,α,6) ^.ίχ,α,ΰ) “'pattern . The vector a 'pattern is determined based on the changes that occurred in the current signal as a result of the change of state za to state b by the OEE with the sequence number x. This vector is determined after receiving the signal about turning on this OEE. This signal comes from the user of the device, who put the device in the state of adding new patterns.

Podczas swojego działania, moduł wyznaczania wektorów wzorców 16 wyznacza wektor cech Λιίϊ.“.ί>) a‘wzor dla OEE o numerze porządkowym x odejmując wartości próbek macierzy I z okresu k’ przed wymuszoną przez użytkownika urządzenia zmianą stanu OEE nr x od wartości odpowiadających im próbek macierzy I z okresu k” zarejestrowanego kiedy OEE nr x będzie już w nowym stanie ustalonym λ (χ.Β,ίϊ)During its operation, the pattern vector determination module 16 determines the feature vector Λ ιίϊ.“.ί>) a 'pattern for OEE with the order number x by subtracting the values of the samples of matrix I from the period k' before the change of the state of OEE no. x forced by the user of the device from the values of the corresponding samples of matrix I from the period k" recorded when OEE no. x is already in the new steady state λ (χ.B,ίϊ)

b. Wzór do wyznaczania wzorcowego wektora cech “'wzór OEE o numerze porządkowym x przyjmuje postać (W.4.).b. The formula for determining the standard feature vector "'the OEE formula with the ordinal number x takes the form (W.4.).

. ,ίχα,Β) _ , _ r , (W.4) “‘wzór — ' k+0“ęx,aj,·) ‘k~o cxul,j dla k e N Λ k e (o + 1Λ - o^)) Λι ε <1,^0. ,ίχα,Β) _ , _ r , (W.4) “'formula — ' k+0“ę x , a j,·) 'k~o cxul ,j for ke N Λ ke (o + 1Λ - o^)) Λι ε <1,^0

Moduł pamięci (bazy danych) wzorców 17 na swoim wejściu przyjmuje z wyjścia modułu wyznaczania wektorów wzorców 16 oraz zapisuje w swojej pamięci nieulotnej wyznaczony wzorcowy wektor cech . . (χ,Λ,Β) “‘wzór OFE o numerze porządkowym x wraz z parametrami dT(X,a.b), o’(X,a,b) i o”(x,a,b).The pattern memory (database) module 17 receives at its input the output of the pattern vector determination module 16 and stores in its non-volatile memory the determined pattern feature vector . . (χ,Λ,Β) "'OFE pattern with the ordinal number x together with the parameters dT( X , a .b), o'( X , a ,b) and o"(x,a,b).

Urządzenie według wynalazku po wyznaczeniu wzorcowego wektora cech a'wzor wysyła sygnał do użytkownika tego urządzenia o konieczności wyłączenia lub zmiany stanu OEE o numerze porządkowym x.The device according to the invention, after determining the standard feature vector a ', sends a signal to the user of this device about the need to turn off or change the state of the OEE with the sequence number x.

Wielokrotne użycie urządzenia według wynalazku w trybie jego uczenia umożliwia kolejne wyznaczenie Λ I (Λ wzorcowych wektorów cech a‘wzor dla liczby X wszystkich OEE w obwodzie elektrycznym objętym monitoringiem urządzenia według wynalazku.Multiple use of the device according to the invention in its learning mode enables subsequent determination of Λ I (Λ of the standard feature vectors and 'the formula for the number X of all OEE in the electrical circuit covered by the monitoring of the device according to the invention.

.,μ,α,Β).,μ,α,Β)

Wyznaczenie wzorcowych wektorów cech a,wzor dla wszystkich X OEE w danym obwodzie elektrycznym umożliwia utworzenie bazy danych wzorców wszystkich OEE w postaci czwórki:Determining the standard feature vectors a, the pattern for all X OEE in a given electrical circuit allows the creation of a database of patterns of all OEE in the form of a quad:

PL 248440 Β1 f rIT λ’ ” 1 Λΐί^'0^) t“WMT , ai(x.a.b), o (x.Łb), ° Wyznaczenie każdego wzorcowego wektora cech wzór musi się odbywać przy wyłączonych OEE różnych od OEE o numerze porządkowym x.PL 248440 Β1 f rIT λ' ” 1 Λΐί^' 0 ^) t“ WMT , ai(xab), o ( x. Ł b), ° The determination of each standard feature vector must be performed with OEEs other than OEEs with the order number x switched off.

Działanie modułu bazy danych wzorców 17 polega na trwałym zapisaniu, przechowywaniu i udostępnianiu innym modułom urządzenia według wynalazku wzorców dla każdego OEE, które to urządzenie jest w stanie zidentyfikować. Wzorcem każdego OEE o numerze porządkowym x są wektory cech A.(w) Q/wzor składające się z szeregu liczb o licznosci wynikającej ze stosunku częstotliwości próbkowania w przetworniku A/C modułu przetwornika 7 i częstotliwości napięcia sieci Nn, czyli dla sieci w Europie: Fs/50.The operation of the pattern database module 17 consists in permanently recording, storing, and making available to other modules of the device according to the invention patterns for each OEE that the device is able to identify. The pattern of each OEE with the sequence number x is the feature vector A .(w) Q/ pattern consisting of a series of numbers with the cardinality resulting from the ratio of the sampling frequency in the A/D converter of the converter module 7 and the frequency of the network voltage Nn, i.e. for the European network: Fs/50.

Parametrami każdego wzorcowego wektora cech a'wzor jest informacja o tym, ktorego OEE i których jego stanów a i b dotyczy ten wektor. Dodatkowo w module pamięci wzorców 17 dla każdego wektora cech a,wzor zapisywane są informacje o tym ile okresow o’(X,a,b) i o”(X,a,b) składowej podstawowej napięcia sieci zasilania Nn upłynęło między odejmowanymi okresami przy wyznaczaniu tego wektora. W module danych wzorców 17 zapisywany jest jeszcze parametr określający wartość progową dT(x.a.b), na podstawie której moduł decyzji 19 podejmuje decyzję (w sposób opisany dalej) o tym, czy potencjalne zdarzenie dotyczy zmiany stanu z a na b OEE o numerze porządkowym x, czy jest to zdarzenie nie związane z żadną zmianą stanu OEE w danym obwodzie zasilania sieci Nn. Zatem każdy wzorzec każdej zmiany stanu każdego OEE, który jest zapisany w pamięci nieulotnej modułu pamięci wzorców 17 urządzenia według wynalazku jest czwórką: · dTuaw, o”^)} przypisaną do zmiany określonego stanu pracy a do innego określonego stanu pracy b OEE o numerze porządkowym x.The parameters of each pattern feature vector a 'pattern are information about which OEE and which of its states a and b this vector refers to. Additionally, in the pattern memory module 17, for each feature vector a, pattern, information is stored on how many periods o'( X , a , b) and o"( X , a , b) of the fundamental component of the supply network voltage Nn elapsed between the subtracted periods when determining this vector. In the pattern data module 17, a parameter specifying the threshold value dT(x. a . b) is also stored, on the basis of which the decision module 19 decides (in the manner described below) whether the potential event concerns a change in the state of a to b OEE with the sequence number x, or whether it is an event not related to any change in the state of OEE in a given supply circuit of the network Nn. Therefore, each pattern of each change in the state of each OEE, which is stored in the non-volatile memory of the pattern memory module 17 of the device according to the invention, is a quadruple: · dTuaw, o"^)} assigned to a change in a specific operating state a to another specific operating state b OEE with the sequence number x.

W torze trybu identyfikacji urządzenia według wynalazku moduł wyboru trybu pracy 14 podłączony jest poprzez moduł wyznaczania wektorów zmian 15 oraz poprzez moduł wyznaczania podobieństw 181 do modułu decyzji 19.In the identification mode path of the device according to the invention, the operating mode selection module 14 is connected via the change vector determination module 15 and via the similarity determination module 181 to the decision module 19.

Dodatkowo moduł pamięci wzorców 17 podłączony jest bezpośrednio do modułu decyzji 19.Additionally, the pattern memory module 17 is connected directly to the decision module 19.

Moduł wyznaczania wektorów zmian 15 na swoim wejściu przyjmuje z wyjścia modułu wyboru trybu pracy 14 dane w postaci macierzy I oraz numery okresów k, w których mogło zaistnieć zdarzenie zmiany stanu jednego z OEE.The change vector determination module 15 receives at its input from the output of the operating mode selection module 14 data in the form of matrix I and the numbers of periods k in which an event of a change in the state of one of the OEEs could have occurred.

Moduł wyznaczania wektorów zmian 15 pobiera wartości próbek z macierzy I z okresu k’ przed zmianą stanu OEE oraz wartości próbek macierzy I z okresu k’ zarejestrowanego po analizowanej zmianie stanu, kiedy OEE który zmienił stan i będzie już w nowym stanie ustalonym.The change vector determination module 15 takes the sample values of matrix I from the period k’ before the change in the OEE state and the sample values of matrix I from the period k’ recorded after the analyzed change in state, when the OEE has changed state and will be in a new steady state.

Przyjmuje się oznaczenia: X, x, im,k, o’(x,a,b), o”(x,a,b) identyczne, jak w przypadku opisanego wyżej modułu wyznaczania wektorów wzorców 16. Moduł wyznaczania wektorów zmian 15 dokonuje wyliczeń k’, k”, zi/m k, lk również w sposób identyczny, jak w przypadku modułu wyznaczania wektorów wzorców 16, zatem opis sposobu tych wyliczeń nie będzie tutaj powtarzany.The following designations are adopted: X, x, and m ,k, o'(x, a, b), o"(x, a , b) identical as in the case of the pattern vector determination module 16 described above. The change vector determination module 15 calculates k', k", zi/mk, lk also in the same way as in the case of the pattern vector determination module 16, therefore the description of the method of these calculations will not be repeated here.

Sposób działania modułu wyznaczania wektorów zmian 15 polega na wyznaczaniu wektora zmian κ , który dotyczy zmian, które zaszły w sygnale w wyniku zmiany stanu z a na stan b przez OEE o numerze x. Wektor ten jest wyznaczany w momencie otrzymania sygnału o potencjalnym zdarzeniu (czyli w okresie k napięcia sieci zasilania Nn) zmiany stanu OEE. Sygnał ten pochodzi od modułu detekcji potencjalnych zdarzeń 13 propagowany przez moduł wyboru trybu pracy 14 i jest dostarczany na wejście modułu wyznaczania wektorów zmian 15 w postaci wartości numeru okresu k, w których mogło zaistnieć zdarzenie zmiany stanu jednego z OEE.The operation of the change vector determination module 15 consists in determining the change vector κ, which concerns the changes that occurred in the signal as a result of a change in state from a to b by the OEE with the number x. This vector is determined at the moment of receiving a signal about a potential event (i.e., in period k of the supply network voltage Nn) of a change in the state of the OEE. This signal comes from the potential event detection module 13, propagated by the operating mode selection module 14 and is delivered to the input of the change vector determination module 15 in the form of the value of the period number k, in which an event of a change in the state of one of the OEEs could have occurred.

Sposób wyznaczenia wektora zmian « w module wyznaczania wektorów zmian 15 polega na odjęciu wartości próbek macierzy I z okresu przed zmianą stanu OEE od wartości odpowiadających im próbek macierzy I z okresu zarejestrowanego po analizowanej zmianie stanu, kiedy OEE który zmienił stan będzie już w nowym stanie ustalonym.The method of determining the change vector « in the change vector determination module 15 consists in subtracting the values of the I matrix samples from the period before the change in the OEE state from the values of the corresponding I matrix samples from the period recorded after the analyzed change in state, when the OEE that has changed state will already be in a new steady state.

Wartość różnicy między wartościami m-tych próbek z okresu k”=k+o”(x,a,b) i okresu k’=k-o’(x,a,b) oznaczono jako Aim,k i moduł wyznaczania wektorów zmian 15 oblicza według wzoru (W.5).The value of the difference between the values of m-th samples from the period k”=k+o”(x, a ,b) and the period k'=k-o'(x, a ,b) is denoted as Ai m ,ki, the module for determining the change vectors 15 is calculated according to the formula (W.5).

~ (W.5) dlame N Λ me (1,M) Ak ε N Λ k e (1,/C) £ N Ao^atl) ΕΝΛχξ (1,X)~ (W.5) dlame N Λ me (1,M) Ak ε N Λ ke (1,/C) £ N Ao^ atl) ΕΝΛχξ (1,X)

PL 248440 Β1PL 248440 Β1

Na podstawie definicji Aim,k oraz lk moduł wyznaczania wektorów zmian 15 oblicza wektor zmian nft) według wzoru (W.6).Based on the definitions of Ai m ,k and l k the change vector determination module 15 calculates the change vector nft) according to the formula (W.6).

. __ j __ t J fc+o(xaJ>) 'k-C \x,a,by (W.6) dla k £ N A k ε + 1.Χ _ Λ x £ (Li) (χ1 o.. __ j __ t J fc+o (xaJ>) 'kC \x, a ,by (W.6) for k £ NA k ε + 1.Χ _ Λ x £ (Li) (χ 1 o.

Wektor zmian jest jednocześnie wektorem cech, na podstawie którego identyfikowana jest zmiana stanu OEE o numerze porządkowym x poprzez porównanie z wzorcowymi wektorami cechThe change vector is also a feature vector, based on which the change in the OEE state with the ordinal number x is identified by comparison with the reference feature vectors

Λ, a,wzor wszystkich OEE w danym obwodzie elektrycznym. Urządzenie według wynalazku dokonuje tego porównania w module wyznaczania podobieństw 181.Λ, a, the pattern of all OEEs in a given electrical circuit. The device according to the invention performs this comparison in the similarity determination module 181.

Moduł wyznaczania podobieństw 181 na swoich wejściach przyjmuje z wyjścia modułu wyznaczania wektorów zmian 15 obliczone wartości wektora zmian * oraz z wyjścia modułu pamięci wzorców 17 macierz M*zor zawierającą wektory wzorców wszystkich X OEE, a także macierz O zawierającą odpowiednie dla tych wektorów wzorów parametry o’(X,a,b) i o”(x,a,b). Działanie modułu wyznaczania po, .(i.a.ft) dobieństw 18 polega na porównaniu otrzymanego na swoim wejściu wektora zmian * z każdym wzorcem A/wzor dla odpowiednich wartości parametru o’(X,a,b) i o”(x,a,b). Moduł wyznaczania podobieństw 18 może użyć różnych znanych miar podobieństwa, przykładowo jest to miara średniokwadratowa. Wynikiem działania modułu wyznaczania podobieństw 18 jest utworzenie wektora współczynników podobieństwa d, który zawiera w swoich elementach obliczone współczynniki podobieństwa d<xa b> dla każdego wzorca OEE.The similarity determination module 181 receives at its inputs from the output of the change vector determination module 15 the calculated values of the change vector * and from the output of the pattern memory module 17 the matrix M*zor containing the pattern vectors of all X OEEs, as well as the matrix O containing the parameters o'( X , a , b) and o"(x, a, b) appropriate for these pattern vectors. The operation of the similarity determination module 18 consists in comparing the change vector * obtained at its input with each pattern A/ pattern for the appropriate values of the parameter o'( X , a , b) and o"(x, a, b). The similarity determination module 18 can use various known similarity measures, for example the mean square measure. The result of the operation of the similarity determination module 18 is the creation of a vector of similarity coefficients d, which contains in its elements the calculated similarity coefficients d< xa b > for each OEE pattern.

Moduł decyzji 19 na swoich wejściach przyjmuje z wejścia modułu wyznaczania podobieństw 18 wektor współczynników podobieństw d oraz z wyjścia modułu bazy danych wzorców 17 wartość progową dT(x,a,b) charakterystyczną dla każdego OEE o numerze x i dla każdej pary zmian stanów z a do b tego OEE.The decision module 19 receives at its inputs a vector of similarity coefficients d from the input of the similarity determination module 18 and a threshold value dT(x, a , b) from the output of the pattern database module 17, characteristic for each OEE with the number xi for each pair of state changes from a to b of this OEE.

Działanie modułu decyzji 19 polega na wyznaczeniu maksymalnej wartości współczynnika d(x a b) dla całego wektora d oraz na porównaniu tej wartości maksymalnej z wartością progową dT(X,a,b). Następnie moduł decyzji 19 dokonuje decyzji na podstawie tego porównania. Jeśli maksymalna wartość współczynnika d(xa b) dla wektora d przekroczy wartość progową dT(X,a,b) wówczas system podejmuje decyzję o tym, że badane zdarzenie dotyczy zmiany stanu OEE o numerze porządkowym x i zmiany jego stanu z a na inny stan b.The operation of decision module 19 consists in determining the maximum value of the coefficient d (xab) for the entire vector d and comparing this maximum value with the threshold value dT(X, a, b). Decision module 19 then makes a decision based on this comparison. If the maximum value of the coefficient d (xa b) for vector d exceeds the threshold value dT(X, a , b), then the system decides that the examined event concerns a change in the OEE state with the sequence number x and a change in its state za to another state b.

Jeśli maksymalna wartość współczynnika d(xab) dla wektora d nie przekroczy wartości progowej dT(x,a,b) wówczas moduł decyzji 19 podejmuje decyzję, iż wcześniej wykryte potencjalne zdarzenie nie jest zdarzeniem oznaczającym zmianę stanu jakiegokolwiek OEE w badanym obwodzie zasilania sieci Nn.If the maximum value of the coefficient d (xab) for vector d does not exceed the threshold value dT(x, a ,b), then the decision module 19 decides that the previously detected potential event is not an event indicating a change in the state of any OEE in the tested LV network supply circuit.

Claims (24)

1. Urządzenie do detekcji zmiany trybu pracy lub identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE w sieci elektroenergetycznej, które zawiera:1. A device for detecting changes in the operating mode or identifying OEE electrical energy receivers in the power grid, which includes: tor napięciowy, który zawiera moduł pomiaru napięcia (22), którego wejście jest dołączone równolegle do sieci elektroenergetycznej a wyjście poprzez moduł detekcji fazy (10) do modułu wyboru próbek (9), i tor prądowy, który zawiera moduł pomiaru prądu (32), którego wejście połączone jest w sposób szeregowy do sieci elektroenergetycznej, a wyjście do modułu wyboru próbek (9), wyjście modułu wyboru próbek (9) jest dołączone do modułu formowania macierzy (11), przy czym macierz próbek z modułu formowania macierzy (11) zawiera wstępnie określoną liczbę ostatnich K okresów sygnału napięcia oraz m próbek chwilowej wartości prądu dla każdego z ostatnich K okresów, jednocześnie wyjście modułu formowania macierzy (11) poprzez moduł filtracji (12) połączone jest z wejściem modułu wyznaczania wektorów zmian (15), przy czym moduł wyznaczania wektorów zmian (15) jest przystosowany do wyznaczania wektorów zmian, które to wektory zmian są przez wyjście modułu wyznaczania wektorów zmian (15) przekazywane do wejścia modułu decyzyjnego (18), ponadto na wejście modułu decyzyjnego (18) dołączone jest wyjście modułu pamięci wzorców (17) OEE, przy czym wyjście modułu decyzyjnego (18) zapewnia informacje o detekcji zmiany trybu pracy lub identyfikacji odbiorników energii elektrycznej OEE, znamienne tym, że moduł filtracji (12) jest dołączony do modułu wyznaczania wektorów zmian (15) poprzez moduł detekcji potencjalnych zdarzeń (13), przy czym moduł detekcji potencjalnych zdarzeń (13) jest przystosowany do przekazywania na wejście modułu wyznaczania wektora zmian (15) macierzy próbek z modułu formowania macierzy (11) oraz dodatkowej informacji o numerze okresu, w którym wystąpiła potencjalna zmiana trybu pracy OEE.a voltage path which includes a voltage measurement module (22), the input of which is connected in parallel to the power network and the output through a phase detection module (10) to the sample selection module (9), and a current path which includes a current measurement module (32), the input of which is connected in series to the power network and the output to the sample selection module (9), the output of the sample selection module (9) is connected to the matrix forming module (11), wherein the sample matrix from the matrix forming module (11) contains a predetermined number of the last K periods of the voltage signal and m samples of the instantaneous current value for each of the last K periods, at the same time the output of the matrix forming module (11) is connected via a filtering module (12) to the input of the change vector determination module (15), wherein the change vector determination module (15) is adapted to determine change vectors, which change vectors are transferred via the output of the change vector determination module (15) to the input of the decision module (18), furthermore the output of the pattern memory module is connected to the input of the decision module (18), (17) OEE, wherein the output of the decision-making module (18) provides information on detecting a change in the operating mode or identifying OEE electrical energy receivers, characterized in that the filtration module (12) is connected to the change vector determination module (15) via a potential event detection module (13), wherein the potential event detection module (13) is adapted to transmit to the input of the change vector determination module (15) a sample matrix from the matrix forming module (11) and additional information on the number of the period in which a potential change in the OEE operating mode occurred. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że moduł decyzyjny (18) zawiera moduł wyznaczania podobieństw (181) oraz moduł decyzji (19), przy czym na wejście modułu wyznaczania podobieństw (181) doprowadzone są dane z modułu wyznaczania wektora zmian (15) oraz dane z modułu pamięci wzorców (17), wyjście modułu wyznaczania podobieństw (181) połączone jest z pierwszym wejściem modułu decyzji (19), natomiast drugie wejście modułu decyzji (19) połączone jest z wyjściem modułu pamięci wzorców (17).2. A device according to claim 1, characterized in that the decision module (18) comprises a similarity determination module (181) and a decision module (19), wherein the input of the similarity determination module (181) is fed with data from the change vector determination module (15) and data from the pattern memory module (17), the output of the similarity determination module (181) is connected to the first input of the decision module (19), and the second input of the decision module (19) is connected to the output of the pattern memory module (17). 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że moduł wyznaczania podobieństw (181) w module decyzyjnym (18) jest przystosowany do porównania wartości wektorów zmian z wektorami definicji wzorców, które są przechowywane w module pamięci wzorców (17) OEE.3. A device according to claim 2, characterized in that the similarity determination module (181) in the decision module (18) is adapted to compare the values of the change vectors with the pattern definition vectors that are stored in the pattern memory module (17) of the OEE. 4. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że moduł decyzji (19) w module decyzyjnym (18) jest przystosowany do identyfikacji odbiornika OEE i/lub identyfikacji zmiany stanu odbiornika OEE na podstawie danych z modułu wyznaczania podobieństw (181) oraz z modułu pamięci wzorców (17).4. A device according to claim 2 or 3, characterized in that the decision module (19) in the decision module (18) is adapted to identify the OEE receiver and/or identify a change in the state of the OEE receiver based on data from the similarity determination module (181) and from the pattern memory module (17). 5. Urządzenie według zastrz. 1-4, znamienne tym, że pomiędzy modułem detekcji potencjalnych zdarzeń (13), a modułem wyznaczania wektorów zmian (15), umieszczony jest moduł wyboru trybu pracy (14), przy czym jedno z wyjść modułu wyboru trybu pracy (14) dołączone jest do modułu decyzji (19) poprzez moduł wyznaczania wektorów wzorców (16) i moduł pamięci wzorców (17), a drugie wyjście modułu wyboru trybu pracy (14) dołączone jest do modułu decyzji (19) poprzez moduł wyznaczania wektorów zmian (15) oraz poprzez moduł wyznaczania podobieństw (181), przy czym gdy jest aktywny tryb pracy rejestracji nowego wzorca OEE, to moduł wyboru trybu pracy (14) jest przystosowany do przekazywania informacji z wejścia do modułu wyznaczania wzorców (16), gdy nie jest aktywny tryb pracy rejestracji wzorca nowego OEE moduł wyboru trybu pracy (14) jest przystosowany do przekazywania danych tylko do modułu wyznaczania wektorów zmian (15).5. A device according to claim 1-4, characterized in that an operation mode selection module (14) is placed between the potential event detection module (13) and the change vector determination module (15), wherein one of the outputs of the operation mode selection module (14) is connected to the decision module (19) via the pattern vector determination module (16) and the pattern memory module (17), and the other output of the operation mode selection module (14) is connected to the decision module (19) via the change vector determination module (15) and via the similarity determination module (181), wherein when the new OEE pattern registration mode is active, the operation mode selection module (14) is adapted to transmit information from the input to the pattern determination module (16), when the new OEE pattern registration mode is not active, the operation mode selection module (14) is adapted to transmit data only to the change vector determination module (15). 6. Urządzenie według zastrz. 1-5, znamienne tym, że moduł detekcji fazy (10) jest przystosowany do wyznaczania chwili czasowej, w której wartość sygnału napięcia sieci elektrycznej osiąga predefiniowaną wartość fazy, korzystnie gdy wartość sygnału napięcia sieci elektrycznej zmienia się z wartości ujemnej na dodatnią.6. A device according to claim 1-5, characterized in that the phase detection module (10) is adapted to determine the moment of time at which the value of the voltage signal of the electrical network reaches a predefined phase value, preferably when the value of the voltage signal of the electrical network changes from a negative to a positive value. 7. Urządzenie według zastrz. 1-6, znamienne tym, że moduł wyboru próbek (9) jest przystosowany do przekazywania do modułu formowania macierzy (11) wartości próbek prądu, począwszy od numeru próbki wyznaczanej przez moduł detekcji fazy (10) dla każdego kolejnego okresu sygnału napięcia, przy czym liczba przekazywanych próbek wynika z czasu trwania jednego okresu sygnału napięcia i częstotliwości próbkowania w module pomiaru prądu (32).7. A device according to claim 1-6, characterized in that the sample selection module (9) is adapted to transfer to the matrix forming module (11) the values of current samples, starting from the sample number determined by the phase detection module (10) for each subsequent period of the voltage signal, wherein the number of transferred samples results from the duration of one period of the voltage signal and the sampling frequency in the current measurement module (32). 8. Urządzenie według zastrz. 1-7, znamienne tym, że moduł formowania macierzy (11) jest przystosowany do przechowywania wartości próbek prądu dla określonej liczby K ostatnich okresów sygnału napięcia, które tworzą macierz próbek, która jest podawana na wejście modułu filtracji (12).8. A device according to claim 1-7, characterized in that the matrix forming module (11) is adapted to store the values of current samples for a determined number K of the last periods of the voltage signal, which form a sample matrix that is fed to the input of the filtering module (12). 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że moduł filtracji (12) jest przystosowany do realizacji filtracji medianowej lub filtracji uśredniającej lub filtracji modowej.9. A device according to claim 8, characterized in that the filtration module (12) is adapted to perform median filtration or average filtration or mode filtration. 10. Urządzenia według zastrz. 1-9, znamienne tym, że moduł filtracji (12) jest przystosowany do realizacji filtracji dla szeregu próbek pobieranych w chwilach jednakowo odległych w czasie od fazy wyznaczonej przez moduł detekcji fazy (4).10. Devices according to claims 1-9, characterized in that the filtration module (12) is adapted to perform filtration for a series of samples taken at moments equidistant in time from the phase determined by the phase detection module (4). 11. Urządzenie według zastrz. 1-10, znamienne tym, że moduł pomiaru napięcia (22) zawiera przekładnik napięciowy (2), do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest filtr (4) dolnoprze pustowy, a wyjście filtra (4) poprzez moduł wzmacniacza (6) jest połączone z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego (8), którego wyjście stanowi wyjście modułu pomiaru napięcia (32), albo moduł pomiaru napięcia (22) zawiera przekładnik napięciowy (2), do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest moduł wzmacniacza (6), który jest połączony z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego (8) i dalej z modułem cyfrowego filtra (42) dolnoprzepustowego, a wyjście cyfrowego filtra (42) dolnoprzepustowego stanowi wyjście modułu pomiaru napięcia (22).11. A device according to claim 1-10, characterized in that the voltage measurement module (22) comprises a voltage transformer (2), to the secondary winding of which a low-pass filter (4) is connected, and the output of the filter (4) is connected via an amplifier module (6) to an analog-to-digital converter module (8), the output of which is the output of the voltage measurement module (32), or the voltage measurement module (22) comprises a voltage transformer (2), to the secondary winding of which an amplifier module (6) is connected, which is connected to an analog-to-digital converter module (8) and further to a low-pass digital filter module (42), and the output of the low-pass digital filter (42) is the output of the voltage measurement module (22). 12. Urządzenie według zastrz. 1-12, znamienne tym, że moduł pomiaru prądu (32) zawiera przekładnik prądowy (1), do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest moduł wzmacniacza (5), który jest połączony z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego (7), korzystnie pomiędzy uzwojeniem wtórnym przekładnika prądowego (1) a modułem wzmacniacza (5) umieszczony jest filtr (3) antyaliasingowy, przy czym pasmo przepustowe filtra (3) antyaliasingowego jest związane z częstotliwością próbkowania przetwornika w module przetwornika analogowo-cyfrowego (7), albo moduł pomiaru prądu (32) zawiera przekładnik prądowy (1), do którego uzwojenia wtórnego podłączony jest moduł wzmacniacza (5), który jest połączony z modułem przetwornika analogowo-cyfrowego (7), korzystnie moduł przetwornika analogowo-cyfrowego (7) połączony jest z modułem cyfrowego filtra (52) antyaliasingowego, przy czym wyjście cyfrowego filtra (52) antyaliasingowego albo przetwornika analogowo-cyfrowego (7) stanowi wyjście modułu pomiaru prądu (32).12. Device according to claim A current measuring module (32) comprises a current transformer (1), to the secondary winding of which an amplifier module (5) is connected, which is connected to an analog-to-digital converter module (7), preferably an anti-aliasing filter (3) is placed between the secondary winding of the current transformer (1) and the amplifier module (5), wherein the passband of the anti-aliasing filter (3) is related to the sampling frequency of the transducer in the analog-to-digital converter module (7), or the current measuring module (32) comprises a current transformer (1), to the secondary winding of which an amplifier module (5) is connected, which is connected to an analog-to-digital converter module (7), preferably the analog-to-digital converter module (7) is connected to a digital anti-aliasing filter module (52), wherein the output of the digital anti-aliasing filter (52) or the analog-to-digital converter (7) is the output of the module current measurement (32). 13. Sposób detekcji zmiany trybu pracy oraz identyfikacji odbiorników elektrycznych OEE wykorzystujący pomiary chwilowych wartości sygnałów prądu i detekcję fazy napięcia obejmujący: etap pomiaru prądu w sieci zasilania i etap pomiaru napięcia, przy czym po etapie pomiaru prądu przetwarza się sygnał prądu na jego postać cyfrową, którą przekazuje się do modułu wyboru próbek (9), a po etapie pomiaru napięcia przetwarza się sygnał napięcia na jego postać cyfrową na podstawie której za pomocą modułu detekcji fazy (10) przeprowadza się detekcję określonej wartości fazy sygnału napięcia, a następnie w etapie formowania macierzy za pomocą modułu formowania macierzy (11) wybiera się odpowiednie wartości próbek z modułu wyboru próbek (9), które dalej formuje się w macierz w której kolejne m wierszy zawiera próbki chwilowych wartości prądu w k kolumnach kolejnych okresów napięcia począwszy od momentu osiągnięcia określonej wartości fazy przez sygnał napięcia, a następnie w etapie filtracji za pomocą modułu filtracji (12) filtruje się macierz po jej wierszach otrzymując macierz próbek po filtracji, z której wyznaczane są w module wyznaczania wektora zmian (15) wektory zmian obejmujące różnice wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu przed zmianą stanu odbiornika OEE od wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu zarejestrowanego po analizowanej zmianie stanu, kiedy odbiornik OEE który zmienił stan i będzie już w nowym stanie ustalonym, i następuje etap identyfikacji, w którym wyznaczone wektory zmian za pomocą modułu decyzyjnego (18) porównuje się z umieszczonymi w module pamięci wzorców (17) wzorcowymi wektorami cech odbiorników OEE w danym obwodzie elektrycznym, identyfikując odbiornik OEE na podstawie najbardziej dopasowanego wzorca znamienny tym, że po filtracji macierzy próbek w module filtracji (12) następuje etap detekcji potencjalnych zdarzeń, przy czym detekcja polega na wyznaczeniu w module detekcji potencjalnych zdarzeń (13), wektorów zmian dla w przynajmniej niektórych spośród K okresów napięcia, które to wektory pozwalają na wyznaczenie współczynnika proporcjonalności proporcjonalnego do średniej z bezwzględnych wartości elementów tych wektorów (W.2), przy czym okres k, w którym wyznaczony współczynnik lokalnie osiąga wartość maksymalną, uznaje się za okres, w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE, następnie informacja o numerze okresu w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE jest przekazywana do modułu wyznaczania wektorów zmian (15), przy czym wyznaczane w module wyznaczania wektora zmian (15) wektory zmian obejmują różnice wartości próbek macierzy próbek po filtracji dla okresu przed okresem, w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE, od wartości próbek macierzy próbek po filtracji dla okresu po okresie, w którym zaszła potencjalna zmiana trybu lub stanu OEE, przy czym brane są pod uwagę tylko te okresy, dla których współczynnik proporcjonalności, osiągnął wartość maksymalną, tylko wybrane wektory zmian wyznaczone w module wyznaczania wektora zmian (15) są dalej porównywane w module decyzyjnym (18) i służą do identyfikacji OEE na podstawie najbardziej dopasowanego wzorca.13. A method for detecting a change in the operating mode and identifying OEE electrical receivers using measurements of instantaneous values of current signals and voltage phase detection, comprising: a stage of measuring the current in the supply network and a stage of measuring the voltage, wherein after the current measurement stage the current signal is converted into its digital form, which is transmitted to the sample selection module (9), and after the voltage measurement stage the voltage signal is converted into its digital form, on the basis of which a specific phase value of the voltage signal is detected by means of the phase detection module (10), and then in the matrix formation stage using the matrix formation module (11) the appropriate sample values are selected from the sample selection module (9), which are further formed into a matrix in which the next m rows contain samples of instantaneous current values in k columns of subsequent voltage periods starting from the moment the voltage signal reaches a specific phase value, and then in the filtration stage using the filtration module (12) the matrix is filtered by its rows, obtaining a matrix of samples after filtration, from which the change vector determination module (15) determines the change vectors containing the differences in the sample values of the sample matrix after filtration from the period before a change in the state of the OEE receiver from the values of the samples of the sample matrix after filtration from the period recorded after the analyzed change of state, when the OEE receiver which has changed the state and will be in a new steady state, and an identification stage takes place, in which the change vectors determined by means of the decision-making module (18) are compared with the standard feature vectors of OEE receivers in a given electric circuit stored in the pattern memory module (17), identifying the OEE receiver on the basis of the most matched pattern, characterized in that after filtering the sample matrix in the filtration module (12), a stage of potential event detection takes place, wherein the detection consists in determining in the potential event detection module (13) the vectors of changes for at least some of the K voltage periods, which vectors allow for determining a proportionality coefficient proportional to the average of the absolute values of the elements of these vectors (W.2), wherein the period k in which the determined coefficient locally reaches the maximum value is considered to be the period in which a potential change of the OEE mode or state occurred, then information on the number of the period in which a potential change occurred a change in the OEE mode or state is transferred to the change vector determination module (15), wherein the change vectors determined in the change vector determination module (15) include differences in the sample values of the sample matrix after filtering for the period before the period in which a potential change in the OEE mode or state occurred, from the sample values of the sample matrix after filtering for the period after the period in which a potential change in the OEE mode or state occurred, wherein only those periods for which the proportionality coefficient reached the maximum value are taken into account, only selected change vectors determined in the change vector determination module (15) are further compared in the decision-making module (18) and are used to identify OEE based on the best-matching pattern. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że wyznaczanie współczynnika proporcjonalności w module detekcji potencjalnych zdarzeń (13) obejmuje wyznaczanie wektorów zmian obejmujące różnice wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu k-o’ przed zmianą stanu odbiornika OEE od wartości próbek macierzy próbek po filtracji z okresu k+o” zarejestrowanego po analizowanym okresie k, przy czym analizuje się tylko wybrane okresy przed i po dla predefiniowanej co najmniej jednej pary wartości przesunięcia o’ i o”, korzystnie przesunięcie o’ i o” odpowiada kategorii OEE a wartości przesunięcia o’ i o” mogą nie być równe, współczynnik proporcjonalności jest wyznaczany na podstawie wartości wyznaczonej różnicy wartości próbek macierzy dla każdej predefiniowanej co najmniej jednej pary przesunięć o’ i o”, korzystnie współczynnika proporcjonalności to średnia z wartości bezwzględnej z wyznaczonej różnicy wartości próbek.14. A method according to claim 13, characterized in that determining the proportionality coefficient in the potential event detection module (13) comprises determining change vectors comprising differences in sample values of the sample matrix after filtering from the period k-o' before the change in the OEE receiver state from the sample values of the sample matrix after filtering from the period k+o" recorded after the analyzed period k, wherein only selected periods before and after are analyzed for the predefined at least one pair of shift values o' and o", preferably shift o' and o" corresponds to the OEE category and shift values o' and o" may not be equal, the proportionality coefficient is determined on the basis of the value of the determined difference in the sample values of the matrix for each predefined at least one pair of shifts o' and o", preferably the proportionality coefficient is the average of the absolute value of the determined difference in the sample values. 15. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że za pomocą modułu detekcji fazy (10) wyznacza się chwilę czasową, w której wartość napięcia sieci elektrycznej zmienia się z wartości ujemnej na dodatnią.15. A method according to claim 13 or 14, characterized in that the phase detection module (10) is used to determine the time instant in which the voltage value of the electrical network changes from negative to positive. 16. Sposób według zastrz. 13-15, znamienny tym, że za pomocą modułu formowania macierzy (11) przekazuje się z modułu wyboru próbek (9) wartości próbek prądu w postaci macierzy próbek, przy czym dla każdego okresu k począwszy od próbki wyznaczanej przez moduł detekcji fazy (10) napięcia, przekazuje się liczbę m próbek odpowiadającą każdemu z okresów napięcia, korzystnie moduł formowania macierzy (11) zawiera bufor macierzy na K ostatnich okresów napięcia i przekazuje na wyjście macierz próbek co każdy okres napięcia, którą to macierz próbek podaje się na wejście modułu filtracji (12).16. A method according to claim 13-15, characterized in that by means of the matrix forming module (11) the current sample values are transferred from the sample selection module (9) in the form of a sample matrix, wherein for each period k starting from the sample determined by the voltage phase detection module (10), a number m of samples corresponding to each of the voltage periods is transferred, preferably the matrix forming module (11) contains a matrix buffer for the last K voltage periods and outputs a sample matrix for each voltage period, which sample matrix is fed to the input of the filtering module (12). 17. Sposób według zastrz. 13-16, znamienny tym, że filtrację przeprowadza się dla szeregu próbek pobieranych w chwilach jednakowo odległych w czasie od fazy wyznaczonej przez moduł detekcji fazy (10).17. A method according to claim 13-16, characterized in that the filtration is performed for a series of samples taken at moments equidistant in time from the phase determined by the phase detection module (10). 18. Sposób według zastrz. 13-17, znamienny tym, że wszystkie etapy przeprowadza się na próbkach sygnału w dziedzinie czasu.18. A method according to claim 13-17, characterized in that all steps are performed on time-domain signal samples. 19. Sposób według zastrz. 13-18, znamienny tym, że chwile próbkowania sygnału prądu są skorelowane w czasie z momentem osiągnięcia określonej fazy przez sygnał napięcia.19. A method according to claim 13-18, characterized in that the current signal sampling moments are correlated in time with the moment when the voltage signal reaches a specific phase. 20. Sposób według zastrz. 13-19, znamienny tym, że filtrację stanowi filtracja medianowa lub filtracja uśredniająca lub filtracja modowa.20. A method according to claim 13-19, characterized in that the filtration is a median filtration or an average filtration or a mode filtration. 21. Sposób według zastrz. 13-20, znamienny tym, że obejmuje:21. A method according to any one of claims 13-20, comprising: wyznaczanie w module wyznaczania podobieństw (181) podobieństw pomiędzy wszystkimi wzorcowymi wektorami zmian pobranymi z modułu pamięci wzorców (17), przy czym moduł pamięci wzorców (17) zawiera wzorcowe wektory zmian charakterystyczne dla OEE, a zbiorem wektorów zmian wyznaczonych w module wyznaczania wektorów zmian (15), przy czym wyznaczone podobieństwa są przekazywane do modułu decyzji (19);determining in the similarity determination module (181) similarities between all the pattern change vectors taken from the pattern memory module (17), wherein the pattern memory module (17) contains pattern change vectors characteristic for OEE, and the set of change vectors determined in the change vector determination module (15), wherein the determined similarities are transferred to the decision module (19); podejmowania decyzji przez moduł decyzji (19) na podstawie podobieństw wyznaczonych w module wyznaczania podobieństw (181) oraz na podstawie danych z modułu pamięci wzorców (17) o wartości progowej charakterystycznej dla każdego typu OEE i możliwej zmiany stanu tego OEE, którego wzorzec jest przechowywany w module pamięci wzorów (17).making decisions by the decision module (19) based on the similarities determined in the similarity determination module (181) and on the basis of data from the pattern memory module (17) with a threshold value characteristic for each type of OEE and a possible change in the state of this OEE, the pattern of which is stored in the pattern memory module (17). 22. Sposób według zastrz. 13-21, znamienny tym, że podejmowanie decyzji przez moduł decyzji (19) obejmuje:22. A method according to claim 13-21, characterized in that the decision-making by the decision module (19) comprises: wyznaczanie maksymalnej wartości współczynnika podobieństwa dla całego wektora podobieństw, oraz porównywanie tej wartości maksymalnej z wartością progową pobraną z modułu pamięci wzorców (17), następnie podejmowanie decyzji przez moduł decyzji (19) na podstawie tego porównania, jeśli maksymalna wartość współczynnika podobieństwa dla wektora podobieństw przekroczy wartość progową wówczas moduł decyzji (19) podejmuje decyzję o tym, że potencjalne zdarzenie w okresie k dotyczy zmiany stanu określonego OEE, natomiast jeśli maksymalna wartość współczynnika podobieństwa dla wektora podobieństw nie przekroczy wartości progowej, to wówczas moduł decyzji (19) podejmuje decyzję, że wcześniej wykryte potencjalne zdarzenie nie jest zdarzeniem oznaczającym zmianę stanu jakiegokolwiek OEE w badanym obwodzie zasilania sieci elektroenergetycznej.determining the maximum value of the similarity coefficient for the entire similarity vector, and comparing this maximum value with the threshold value taken from the pattern memory module (17), then making a decision by the decision module (19) based on this comparison, if the maximum value of the similarity coefficient for the similarity vector exceeds the threshold value, then the decision module (19) decides that the potential event in period k concerns a change in the state of a specific OEE, whereas if the maximum value of the similarity coefficient for the similarity vector does not exceed the threshold value, then the decision module (19) decides that the previously detected potential event is not an event indicating a change in the state of any OEE in the tested power supply circuit of the power network. 23. Sposób według zastrz. 13-22, znamienny tym, że w etapie podejmowania decyzji w module decyzji (19) w sytuacji, gdy podane kryteria wyboru decyzji są nie wystarczające stosuje się algorytmy statystyczne do wybrania najbardziej prawdopodobnego OEE z pośród zrejestrowanych wzorców, korzystnie jest to algorytm drzewa decyzyjnego albo lasu losowego, albo K-najbliższych sąsiadów (KNN), albo konwolucyjnych sieci neuronowych (CNN), albo maszyn wektorów nośnych (SVM), albo głębokich sieci neuronowych (DNN), albo Naive Bayes.23. A method according to claim 13-22, characterized in that in the decision-making stage in the decision module (19), in a situation where the given decision selection criteria are insufficient, statistical algorithms are used to select the most probable OEE from among the registered patterns, preferably it is a decision tree algorithm or a random forest, or K-nearest neighbors (KNN), or convolutional neural networks (CNN), or support vector machines (SVM), or deep neural networks (DNN), or Naive Bayes. 24. Sposób według zastrz. 13-23, znamienny tym, że przed etapem podejmowania decyzji w module decyzji (19) wykonuje się etap dodawania wzorców zmian do modułu pamięci wzorów (17), przy czym etap dodawania wzorców jest uzależniony od predefiniowanych i dostarczonych przez użytkownika danych o kategorii dodawanego urządzenia i momencie jego podłączenia do sieci, etapy dodawania wzorców obejmują:24. A method according to claim 13-23, characterized in that before the decision-making step in the decision module (19), a step of adding change patterns to the pattern memory module (17) is performed, wherein the step of adding patterns depends on predefined data provided by the user about the category of the device being added and the moment of its connection to the network, the steps of adding patterns include: ustawienie modułu wyboru trybu pracy (14) w tryb dodawania wzorca (tryb duplikacji wyjść), który powoduje dostarczanie macierzy próbek do modułu wyznaczania wzorców (16), wyznaczanie wzorcowych wektorów zmian, przy czym wyznaczanie wzorcowych wektorów zmian odbywa się analogicznie do wyznaczania wektorów zmian, przy czym przy wyznaczaniu wzorcowych wektorów zmian przyjmuje się predefiniowane wartości przesunięć o’ i o”, oraz predefiniowaną wartość progową charakterystyczną dla podanej kategorii OEE, następnie zapamiętywanie wzorcowego wektora zmian, razem z odpowiadającymi wartościami przesunięcia o’ i o”, oraz predefiniowaną wartość progową charakterystyczną dla podanej kategorii OEE w module pamięci wzorców (17), przy czym po dodaniu wzorcowego wektora zmian do modułu pamięci wzorców (16), rozpoczyna się rozpoznawanie OEE jak określono w zastrz. 13 bądź dodaje się kolejne urządzenie.setting the operating mode selection module (14) to the pattern addition mode (output duplication mode), which results in supplying a sample matrix to the pattern determination module (16), determining the pattern change vectors, wherein the determination of the pattern change vectors is carried out analogously to the determination of the change vectors, wherein when determining the pattern change vectors, predefined shift values o’ and o”, and a predefined threshold value characteristic for the given OEE category are assumed, then storing the pattern change vector, together with the corresponding shift values o’ and o”, and a predefined threshold value characteristic for the given OEE category in the pattern memory module (17), wherein after adding the pattern change vector to the pattern memory module (16), OEE recognition is started as defined in claim 13 or another device is added.
PL449468A 2024-08-07 2024-08-07 Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers PL248440B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL449468A PL248440B1 (en) 2024-08-07 2024-08-07 Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers
PCT/IB2025/058064 WO2026033467A2 (en) 2024-08-07 2025-08-07 Device and method for detecting changes in the operating mode and identifying electrical appliances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL449468A PL248440B1 (en) 2024-08-07 2024-08-07 Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL449468A1 PL449468A1 (en) 2025-03-31
PL248440B1 true PL248440B1 (en) 2025-12-15

Family

ID=95154153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL449468A PL248440B1 (en) 2024-08-07 2024-08-07 Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers

Country Status (2)

Country Link
PL (1) PL248440B1 (en)
WO (1) WO2026033467A2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016079229A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Universite Libre De Bruxelles Improved non-intrusive appliance load monitoring method and device
WO2023030838A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 Robert Bosch Gmbh A non-intrusive load monitoring device for a site and method therefore
CN117743770A (en) * 2023-12-15 2024-03-22 浙江工业大学台州研究院 A standard deviation NILM event detection method based on sliding window

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016079229A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Universite Libre De Bruxelles Improved non-intrusive appliance load monitoring method and device
WO2023030838A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 Robert Bosch Gmbh A non-intrusive load monitoring device for a site and method therefore
CN117743770A (en) * 2023-12-15 2024-03-22 浙江工业大学台州研究院 A standard deviation NILM event detection method based on sliding window

Also Published As

Publication number Publication date
WO2026033467A2 (en) 2026-02-12
PL449468A1 (en) 2025-03-31
WO2026033467A3 (en) 2026-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102224425B (en) Method and device for realizing non-intervention measuring device power consumption by analyzing load transient state
Kang et al. Household appliance classification using lower odd-numbered harmonics and the bagging decision tree
CN110133393B (en) A power consumption monitoring system and method based on non-intrusive monitoring technology
CN110648088B (en) A power quality disturbance source judgment method based on bird flock algorithm and SVM
CN105954695B (en) Synchronization-based homogeneous sensor mutation parameter identification method and device
Andrean et al. A hybrid method of cascade-filtering and committee decision mechanism for non-intrusive load monitoring
CN109374270A (en) A GIS abnormal vibration analysis and mechanical fault diagnosis device and method
Jaiswal et al. FDST‐based PQ event detection and energy metering implementation on FPGA‐in‐the‐loop and NI‐LabVIEW
CN111209976A (en) Non-invasive load monitoring method and system
CN106680621B (en) Resident load electricity utilization identification method based on current signal separation
JP2013238523A (en) Electric apparatus detecting and power consumption monitoring systems
CN112255492A (en) A method for identifying single-phase grounding high-resistance faults in distribution network under strong noise background
Patel et al. Energy-sorted Prony analysis for identification of dominant low frequency oscillations
CN118067202B (en) A new intelligent energy storage station power monitoring method
Tabanelli et al. A feature reduction strategy for enabling lightweight non-intrusive load monitoring on edge devices
Anderson Non-intrusive load monitoring: Disaggregation of energy by unsupervised power consumption clustering
Bilski et al. The rule-based method for the non-intrusive electrical appliances identification
CN120065109A (en) Electric energy metering method of intelligent electric energy metering box
Welikala et al. A real-time non-intrusive load monitoring system
Wilson et al. Uncertainty quantification of capacitor switching transient location using machine learning
PL248440B1 (en) Device and method for detecting changes in operating mode and identifying electrical receivers
CN114859169A (en) Intelligent identification method and system for distribution transformer outgoing line load and storage medium
Liu et al. A review of nonintrusive load monitoring and its application in commercial building
Bier et al. Smart meter systems measurements for the verification of the detection & classification algorithms
Liu et al. Asynchronous harmonic analysis based on out-of-sequence measurement for large-scale residential power network