TWI504905B - 非侵入式負載監測方法及裝置 - Google Patents

Description

非侵入式負載監測方法及裝置

本案係關於一種負載監測方法及裝置，特別是關於一種非侵入式負載監測方法及裝置。

隨著電子科技的進展，各式電器已廣泛地應用在人們的生活中。因此，用以監控此些電器的使用狀態之監控裝置也隨之發展。

一般而言，監控裝置分別侵入式與非侵入式負載監測裝置。侵入式負載監測裝置係將量測元件設置於每樣電器前，藉以得知每一電器的使用狀態，然而如此的做法將導致過高的硬體成本。相對地，非侵入式負載監測裝置係將量測元件設置於電力入口端(例如是總電源開關)，根據量測結果與一資料庫中的電器特徵進行比對，以辨識負載狀態(即每一電器的使用狀態)。

然而，在傳統做法中，非侵入式負載監測裝置大多以類神經網路進行電器特徵的比對。如此一來，將導致資料庫建立及訓練的時間過長，而限制了非侵入式負載監測 裝置的應用。

是以，一種非侵入式負載監測裝置應被提出。

本案的一實施態樣為一種非侵入式負載監測方法。

根據本案的一實施例，非侵入式負載監測方法包括：接收一工作電壓，並提供該工作電壓至一負載；在提供該工作電壓至該負載的情況下，量測該負載的一工作負載電流，以產生一量測電器特徵；計算該量測電器特徵與複數筆比對電器特徵的複數筆內積值，其中該些比對電器特徵分別對應複數種預存負載狀態；以及根據該量測電器特徵與該些比對電器特徵的該些內積值，在該些預存負載狀態中，辨識出該負載的一當前負載狀態。

根據本案的一實施例，計算該量測電器特徵與該些比對電器特徵的該些內積值的步驟包括：判斷該工作電壓與一基準電壓是否相異；在該工作電壓與該基準電壓相異的情況下，計算該工作電壓相對該基準電壓的一電壓變化量；以及，根據該電壓變化量以及複數個預存電器特徵，產生該些比對電器特徵。

根據本案的一實施例，其中產生該些比對電器特徵的步驟包括：透過複數筆預存導納值或透過複數筆預存阻抗值，以根據該電壓變化量，計算複數筆預期負載電流變化量；以及，根據該些預期負載電流變化量，產生該些比對電器特徵。

根據本案的一實施例，產生該些比對電器特徵的步驟更包括：分別計算該量測電器特徵與該些預存電器特徵的複數個內積值；根據該量測電器特徵與該些預存電器特徵的該些內積值，以在該些預存負載狀態中篩選出複數筆候選預存負載狀態；以及，根據該些候選預存負載狀態，產生該些比對電器特徵。

根據本案的一實施例，其中該量測電器特徵包括該負載的實功率、虛功率以及該工作負載電流的電流諧波中的至少一者。

本案的另一實施態樣為一種非侵入式負載監測裝置。根據本案的一實施例，非侵入式負載監測裝置電性連接一負載。非侵入式負載監測裝置包括一儲存元件、一量測元件以及一處理元件。該儲存元件用以儲存複數種預存負載狀態。該量測元件用以接收一工作電壓，量測該工作電壓，提供該工作電壓至該負載，並用以在提供該工作電壓至該負載的情況下，量測該負載的一工作負載電流。該處理元件用以：根據該工作負載電流，以產生一量測電器特徵；計算該量測電器特徵與複數筆比對電器特徵的複數筆內積值，其中該些比對電器特徵分別對應該些預存負載狀態；以及，根據該量測電器特徵與該些比對電器特徵的該些內積值，在該些預存負載狀態中，辨識出該負載的一當前負載狀態。

根據本案的一實施例，該儲存元件更用以儲存一基準電壓。該處理元件更用以：判斷該工作電壓與一基準電 壓是否相異；在該工作電壓與該基準電壓相異的情況下，計算該工作電壓相對該基準電壓的一電壓變化量；以及，根據該電壓變化量，產生該些比對電器特徵。

根據本案的一實施例，該儲存元件更用以儲存複數筆預存導納值或複數筆預存阻抗值。該處理元件更用以：透過該些預存導納值或透過該些預存阻抗值，以根據該電壓變化量，計算複數筆預期負載電流變化量；以及，根據該些預期負載電流變化量，產生該些比對電器特徵。

根據本案的一實施例，該儲存元件更用以儲存複數筆預存電器特徵。該處理元件更用以：分別計算該量測電器特徵與該些預存電器特徵的複數個內積值；根據該量測電器特徵與該些預存電器特徵的該些內積值，以在該些預存負載狀態中篩選出複數筆候選預存負載狀態；以及，根據該些候選預存負載狀態，產生該些比對電器特徵。

根據本案的一實施例，其中該量測電器特徵包括該負載的實功率、虛功率以及該工作負載電流的電流諧波中的至少一者。

透過應用上述的實施例，非侵入式負載監測裝置可藉由計算量測電器特徵與比對電器特徵的複數筆內積值，以辨識出負載的當前負載狀態。如此一來，可避免長時間建立及訓練非侵入式負載監測裝置的資料庫，而使得非侵入式負載監測裝置的應用更為廣泛。

10‧‧‧電源

20‧‧‧負載

100‧‧‧非侵入式負載監測裝置

110‧‧‧量測元件

120‧‧‧儲存元件

122‧‧‧資料庫

130‧‧‧處理元件

300‧‧‧非侵入式負載監測方法

A_1-A_N‧‧‧電器

STATE_1-STATE_S‧‧‧預存負載狀態

P_1-P_S‧‧‧實功率

Q_1-Q_S‧‧‧虛功率

I_11-I_SR‧‧‧電流諧波

S1-S4‧‧‧步驟

T1-T10‧‧‧步驟

400‧‧‧非侵入式負載監測方法

圖1為根據本案一實施例所繪示的非侵入式負載監測裝置的示意圖； 圖2為根據本案一實施例所繪示的資料庫的示意圖； 圖3為根據本案一實施例所繪示的非侵入式負載監測方法的流程圖； 圖4為根據本案另一實施例所繪示的非侵入式負載監測方法的流程圖；以及 圖5為根據本案一實驗例的本案之非侵入式負載監測方法之辨識率與傳統非侵入式負載監測方法之辨識率的比較示意圖。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本案，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關於本文中所使用之『電性連接』，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『電性連接』還可指二或多個元件元件相互操作或動作。

本案的一實施態樣為一種非侵入式負載監測裝置。圖1為根據本案一實施例所繪示的非侵入式負載監測裝置100的示意圖。非侵入式負載監測裝置100可電性連接電源10以及負載20。在本實施例中，非侵入式負載監測裝置100可包括量測元件110、儲存元件120以及處理元件130。量測元件110電性連接電源10以及負載20。量測元件110、儲存元件120以及處理元件130彼此電性連接。

在本實施例中，負載20包括電器A_1、A_2、…、A_N。負載20可具有一當前負載狀態，意指負載20中的電器A_1、A_2、…、A_N當前的使用狀態，例如電器A_1、A_2開啟，電器A_3-A_N關閉，或電器A_1開啟，電器A_2-A_N關閉等。在提供負載20固定的電壓下，不同的負載狀態將改變流入負載20的負載電流，並連帶改變相應於負載電流的電器特徵。是以，本案的一實施例可透過比對量測所得的電器特徵與預存於資料庫中的電器特徵，以進行負載狀態的辨識。

在本實施例中，量測元件110可用以接收電源10所提供的工作電壓Vd，用以量測工作電壓Vd，並用以提供工作電壓Vd至負載20中的電器A_1、A_2、…、A_N。另一方面，在提供工作電壓Vd至負載20的情況下，量測元件110可量測此時流入負載20的工作負載電流，並提供相應於工作負載電流的數值訊號至處理元件130。在本實施例中，量測元件110可用電壓計、電流計、及/或其它適當元件實現。

儲存元件120可包括資料庫122。儲存元件120可透過資料庫122儲存複數種預存負載狀態以及複數筆相應於預存負載狀態的預存電器特徵。在本實施例中，量測元件110可用記憶體、硬碟、可攜式儲存媒介、及/或其它適當元件實現。

舉例而言，參照圖2，圖2為根據本案一實施例所繪示的資料庫122的示意圖。儲存元件120可透過資料庫122儲存預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S以及預存電器特徵，其中預存電器特徵例如可包括實功率P_1、P_2、…、P_S、虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S、一至R次電流諧波I_11、I_21、…、I_S1、I_12、I_22、…、I_S2、…、I_1R、I_2R、…、I_SR，R為正整數。每一預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S對應一組預存電器特徵。例如，預存負載狀態STATE_1對應實功率P_1、虛功率Q_1、一至R次電流諧波I_11、I_12、…、I_1R。當注意到，上述預存電器特徵僅為例示，預存電器特徵可隨實際需求改變(例如是電壓波型、電流波型等)，不以上述實施例為限。

處理元件130可用以接收量測元件110提供相應於工作負載電流的數值訊號，並據以產生量測電器特徵，其中量測電器特徵例如是，但不限於包括負載20的實功率、虛功率以及工作負載電流的一至R次電流諧波中至少一者。而後，處理元件130即可用以根據量測電器特徵，在資料庫112的預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S之中，辨識出負載20的當前負載狀態。在本實施例中，處 理元件130例如可用中央處理器、微處理器或其它具處理功能的適當元件實現。

另一方面，在此當述明的是，資料庫122中預存電器特徵可由實際測量建立。舉例而言，非侵入式負載監測裝置100可提供一基準電壓V0(例如是110V)至具有預存電器狀態STATE_1的負載20，並透過量測元件110，量測此時的基準負載電流I0_1。接著，非侵入式負載監測裝置100可透過處理元件130產生預存電器特徵，例如是負載20的實功率P_1、虛功率Q_1、基準負載電流I0_1的一至R次電流諧波I_11、I_12、…、I_1R。接著，非侵入式負載監測裝置100可透過儲存元件120儲存此些預存電器特徵。而後，非侵入式負載監測裝置100可再提供同樣的基準電壓V0至具有預存電器狀態STATE_2的負載20，並透過量測元件110，量測此時的基準負載電流I0_2，並重覆進行上述步驟，直到取得在基準電壓V0下，所有預存電器狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S所對應基準負載電流I0_1、I0_2、…、I0_S及預存電器特徵。在一實施例中，資料庫122可僅包括在基準電壓V0下，所有預存電器狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S及其所對應的預存電器特徵。

以下將透過非侵入式負載監測方法以進一步描述本案具體細節。非侵入式負載監測方法可應用於相同或相似於圖1中的非侵入式負載監測裝置100，而為使敘述簡單，以下將以圖1中的非侵入式負載監測裝置100為例進行 對非侵入式負載監測方法的敘述，然本案不以此應用為限。

另外，應瞭解到，在本實施方式中所提及的非侵入式負載監測方法的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

同時參照圖1、圖2、圖3。圖3為根據本案第一實施例所繪示的非侵入式負載監測方法300的示意圖。非侵入式負載監測方法300可包括以下步驟。

在步驟S1中，量測元件110可接收來自電源10的工作電壓Vd，量測此工作電壓Vd，並提供此工作電壓Vd至負載20。

在步驟S2中，在提供工作電壓Vd至負載20的情況下，量測元件110可量測流入負載20的工作負載電流。處理元件130可根據量測到的工作負載電流及/或量測到的工作電壓Vd，產生量測電器特徵。量測電器特徵的內容可參照前述段落，於此不贅述。

在步驟S3中，處理元件130可計算量測電器特徵與複數筆比對電器特徵的複數筆內積值。其中該些比對電器特徵可分別對應資料庫122中的預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S。在一實施例中，此些比對電器特徵可為資料庫122中的預存電器特徵的第一部份(例如是實功率P_1、P_2、…、P_S及虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S)及/或預存電器特徵的第二部份(例如是一至R次電流諧波I_11、I_21、…、I_S1、I_12、I_22、…、I_S2、…、I_1R、I_2R、…、I_SR)。

在步驟S4中，處理元件130可根據量測電器特徵與比對電器特徵的內積值，以在資料庫122的預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S中，辨識出負載20的當前負載狀態。換言之，處理元件130係根據量測電器特徵與比對電器特徵的內積值，在比對電器特徵中找出最接近量測電器特徵的一者(例如具有最大的內積值)，以判斷在資料庫122中相應於此一最接近的比對電器特徵所對應的預存負載狀態即為負載20的當前負載狀態。

為便於了解，以下舉操作上的示範例對本案上述實施例進行說明，然本案不以此為限。

在一示範例中，於工作電壓Vd下，處理元件130根據量測元件110所測得的工作負載電流，進行傅立葉轉換(Fourier transform)，而獲得工作負載電流的一至R次電流諧波(R例如是15)，以做為量測電器特徵。

接者，處理元件130計算工作負載電流的一至R次電流諧波(即量測電器特徵)(例如表示為I_1’、I_2’、…、I_R’)與資料庫122中的一至R次電流諧波(即比對電器特徵)I_11、I_21、…、I_S1、I_12、I_22、…、I_S2、…、I_1R、I_2R、…、I_SR之內積值，(即是I_11．I_1’、I_12．I_2’、…、I_1R．I_R’、I_21．I_1’、I_22．I_2’、…、I_2R．I_R’、…、I_S1．I_1’、I_S2．I_2’、…、I_SR．I_R’)，並根據此些內積值，在資料庫122中的一至R次電流諧波I_11、I_21、…、I_S1、I_12、I_22、…、I_S2、…、I_1R、I_2R、…、I_SR中找出最符合工作負載電流的一至R 次電流諧波的一者。

舉例而言，可計算內積值I_11．I_1’、I_12．I_2’、…、I_1R．I_R’的和，作為第一數值，計算內積值I_21．I_1’、I_22．I_2’、…、I_2R．I_R’的和，作為第二數值，並以此類推，直到計算內積值I_S1．I_1’、I_S2．I_2’、…、I_SR．I_R’的和，作為第S數值，並於第一數值至第S數值中找出最大者)。

若資料庫122中，最符合工作負載電流的一至R次電流諧波為電流諧波I_21、I_22、…、I_2R(例如第二數值為最大)，則處理元件130可判斷負載20的當前負載狀態與資料庫122中的預存負載狀態STATE_2一致。

另一方面，在另一示範例中，於工作電壓Vd下，處理元件130根據量測元件110所測得的工作負載電流及工作電壓Vd，計算負載20的實功率與虛功率，以做為量測電器特徵。

接著，處理元件130計算負載20的實功率(例如表示為P’)與虛功率(例如表示為Q’)與資料庫122中的實功率P_1、P_2、…、P_S及虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S之內積值(即是，內積值P_1．P’、P_2．P’、…、P_S．P’以及內積值Q_1．Q’、Q_2．Q’、…、Q_S．Q’)，並根據此些內積值，在資料庫122中的實功率P_1、P_2、…、P_S及虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S中，找出最符合負載20的實功率與虛功率的一對。

舉例而言，可計算P_1．P’+Q_1．Q’作為第一 數值、計算P_2．P’+Q_2．Q’作為第二數值，並以此類推，直到計算P_S．P’+Q_S．Q’作為第S數值，並於第一數值至第S數值中找出最大者)。

若資料庫122中，最符合負載20的實功率與虛功率為實功率P_2與虛功率Q_2(例如第二數值為最大)，則處理元件130可判斷負載20的當前負載狀態與資料庫122中的預存負載狀態STATE_2一致。

當注意到，雖然以上分別舉工作負載電流的一至R次電流諧波與負載20的實功率與虛功率作為量測電器特徵為例進行說明，然而實際上，量測電器特徵與比對電器特徵可依實際需求選擇(例如可選擇電壓波型或電流波型)，不以上述實施例為限。

透過應用上述的實施例，非侵入式負載監測方法可被實現。且透過應用上述的實施例所提出的方法，可避免長時間建立及訓練非侵入式負載監測裝置的資料庫，而使得非侵入式負載監測裝置/方法的應用更為廣泛。

以下段落將提供本案的其它操作方法的實施例，然本案不以此為限。

同時參照圖1、圖2、圖4，圖4為根據本案另一實施例所繪示的非侵入式負載監測方法400的流程圖。非侵入式負載監測方法400與前述非侵入式負載監測方法300內容部份相似，故重覆的部份將予以省略。

另外，相同於非侵入式負載監測方法300，非侵入式負載監測方法400可應用於相同或相似於圖1中的非侵入 式負載監測裝置100，而為使敘述簡單，以下將根據本案一實施例，以圖1中的非侵入式負載監測裝置100為例進行對非侵入式負載監測方法400敘述，然本案不以此應用為限。

非侵入式負載監測方法400可包括以下步驟T1-T10。透過應用非侵入式負載監測方法400，可在工作電壓Vd與基準電壓V0相異的情況之下，提高負載狀態的辨識率。即是，非侵入式負載監測方法400可透過工作電壓Vd與基準電壓V0之電壓變化量，以透過儲存元件120所預存的複數筆導納值或複數筆阻抗值，計算在工作電壓Vd下預期的電器特徵，以與量測得到的量測電器特徵進行比對。另一方面，本實施例亦提供一串列式的辨識方法，以提高負載狀態的辨識度及辨識速度。以下將透過步驟T1-T10詳述之。

步驟T1、T2可分別參照前述非侵入式負載監測方法300的步驟S1、S2，故在此不贅述。

在步驟T3中，處理元件130可判斷工作電壓Vd與儲存於儲存元件120中的基準電壓V0是否相異。若是，則進行步驟T4；若否，則進行步驟T9。

在步驟T4中，在工作電壓Vd與基準電壓V0相異的情況下，處理元件130可計算工作電壓Vd相對基準電壓V0的電壓變化量(例如是Vd-V0)。

在步驟T5中，處理元件130可分別計算量測電器特徵的第一部份(例如是負載20的實功率與虛功率)與資料庫122中的預存電器特徵的第一部份(例如是實功率P_1、 P_2、…、P_S與虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S)的複數個內積值，並根據此些內積值在資料庫122中的預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S中篩選出複數筆候選預存負載狀態(例如是選出15筆候選預存負載狀態，其所對應的實功率與虛功率最符合負載20的實功率與虛功率)，以在後續步驟中，對應該些候選預存負載狀態，產生比對電器特徵。

當注意到，上述步驟T4、T5並無特定的步驟順序，其順序可依實際情況決定，或可同時被執行。

在步驟T6中，處理元件130可透過儲存元件120中的複數筆預存導納值Y_1、Y_2、…、Y_S或透過複數筆預存阻抗值Z_1、Z_2、…、Z_S，以根據電壓變化量Vd-V0，計算資料庫122中的候選預存負載狀態所對應的複數筆預期負載電流變化量，例如是預期負載電流變化量△Id_1、△Id_2、…、△Id_S中的特定複數者。在一實施例中，△Id_1=Y_1×(Vd-V0)；△Id_2=Y_2×(Vd-V0)；…；△Id_S=Y_S×(Vd-V0)。

當注意到，預存導納值Y_1、Y_2、…、Y_S及預存阻抗值Z_1、Z_2、…、Z_S可預先測得。例如，預先量測在基準電壓V0下，在負載20分別為預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S時的基準負載電流I0_1、I0_2、…、I0_S，並預先量測在操作電壓Vop下，在負載20分別為預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S時的操作負載電流Iop_1、Iop_2、…、Iop_S，並根據基準 電壓V0、操作電壓Vop、基準負載電流I0_1、I0_2、…、I0_S、操作負載電流Iop_1、Iop_2、…、Iop_S，以計算預存導納值Y_1、Y_2、…、Y_S及/或預存阻抗值Z_1、Z_2、…、Z_S。例如，Y_1=(Iop_1-I0_1)/(Vop-V0)；Y_2=(Iop_2-I0_2)/(Vop-V0)；…；Y_S=(Iop_S-I0_S)/(Vop-V0)。另一方面，Z_1=(Vop-V0)/(Iop_1-I0_1)；Z_2=(Vop-V0)/(Iop_2-I0_2)；…；Z_S=(Vop-V0)/(Iop_S-I0_S)。

在計算出候選預存負載狀態所對應的預期負載電流變化量(即預期負載電流變化量△Id_1、△Id_2、…、△Id_S中特定複數者)後，處理元件130可根據此些預期負載電流變化量以及候選預存負載狀態所對應的基準負載電流(例如是基準負載電流I0_1、I0_2、…、I0_S中特定複數者)計算出候選預存負載狀態所對應的複數筆預期負載電流(例如是預期負載電流Ie_1、Ie_2、…、Ie_S中特定複數者)。在一實施例中，Ie_1=△Id_1+I0_1；Ie_2=△Id_2+I0_2；…；Ie_S=△Id_S+I0_S。

接著處理元件130可根據候選預存負載狀態所對應的預期負載電流(即預期負載電流Ie_1、Ie_2、…、Ie_S中特定複數者)，產生比對電器特徵(例如是此些預期負載電流的一至R次電流諧波)。當注意到，此時，此些比對電器特徵，係根據在工作電壓Vd下的預期負載電流Ie_1、Ie_2、…、Ie_S中特定複數者所產生，故與資料庫122中的預存電器特徵中的第二部份(例如是在基準電壓V0下，根據基準負載電流I0_1、I0_2、…、I0_S所產生)不同。

在步驟T7中，處理元件130可計算量測電器特徵的第二部份(例如是一至R次電流諧波)與比對電器特徵的複數筆內積值。

在步驟T8中，處理元件130可根據量測電器特徵與比對電器特徵的內積值，以在資料庫122的預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_S中，辨識出負載20的當前負載狀態。換言之，處理元件130係根據量測電器特徵與比對電器特徵的內積值，在比對電器特徵中找出最接近量測電器特徵的一者(例如具有最大的內積值)，以判斷此一找出的比對電器特徵在資料庫122中所對應的預存負載狀態即為負載20的當前負載狀態。

在步驟T9-T10中，在工作電壓Vd與基準電壓V0相同的情況下，步驟T9-T10的操作可分別參照前述非侵入式負載監測方法300的步驟S3、S4，故在此不贅述。

為便於了解，以下舉操作上的示範例對本案上述實施例進行說明，然本案不以此為限。

在一示範例中，於工作電壓Vd下，處理元件130根據量測元件110所測得的工作負載電流，計算此時負載20的實功率與虛功率，做為量測電器特徵的第一部份。另外，處理元件130根據量測元件110所測得的工作負載電流進行傅立葉轉換，而獲得工作負載電流的一至R次電流諧波(R例如是15)，以做為量測電器特徵的第二部份。

在工作電壓Vd與基準電壓V0相異的情況下，處理元件130計算工作電壓Vd相對基準電壓V0的電壓變化 量Vd-V0。

另一方面，在工作電壓Vd與基準電壓V0相異的情況下，處理元件130可透過負載20的實功率與資料庫122中的實功率P_1、P_2、…、P_S的內積值，以及負載20的虛功率與資料庫122中的虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S的內積值，以篩選出複數個候選預存負載狀態，例如是資料庫122中的預存電器特徵STATE_1-STATE_15。此些候選預存負載狀態STATE_1-STATE_15所對應的實功率P_1-P_15的內積值與虛功率Q_1、Q_2、…、Q_15，與負載20的實功率與虛功率最為相似。

接著，處理元件130可透過儲存元件120中的預存導納值Y_1-Y_15或透過複數筆預存阻抗值Z_1-Z_15，以根據電壓變化量Vd-V0，計算對應於候選預存負載狀態STATE_1-STATE_15的預期負載電流變化量△Id_1-△Id_15。

而後，處理元件130可根據對應於候選預存負載狀態STATE_1-STATE_15的預期負載電流變化量△Id_1-△Id_15以及基準負載電流I0_1-I0_15，計算出對應於候選預存負載狀態STATE_1-STATE_15的預期負載電流Ie_1-Ie_S。

根據對應於候選預存負載狀態STATE_1-STATE_15的預期負載電流Ie_1-Ie_15，處理元件130可產生預期負載電流Ie_1-Ie_15的一至R次電流諧波，作為比對電器特徵。

接著，處理元件130即可計算工作負載電流的一至R次電流諧波(即量測電器特徵)以及預期負載電流 Ie_1-Ie_15的一至R次電流諧波(即比對電器特徵)的內積值，並根據此些內積值，在預存負載狀態STATE_1、STATE_2、…、STATE_15中，辨識出負載20的當前負載狀態。

另一方面，在工作電壓Vd與基準電壓V0相同的情況下，處理元件130可直接計算此時負載20的實功率與資料庫122中的實功率P_1、P_2、…、P_S之內積，並計算此時負載20的虛功率與資料庫122中的虛功率Q_1、Q_2、…、Q_S之內積值，以辨識出負載20的當前負載狀態。在另一實施例中，在工作電壓Vd與基準電壓V0相同的情況下，處理元件130亦可直接計算工作負載電流的一至R次電流諧波與資料庫122中的電流諧波I_11、I_21、…、I_S1、I_12、I_22、…、I_S2、…、I_1R、I_2R、…、I_SR之內積值，以辨識出負載20的當前負載狀態。

透過應用上述的實施例，可在工作電壓與基準電壓不同時，藉由預存的導納值或阻抗值預測在工作電壓下的電器特徵，以進行負載的當前負載狀態的辨識。如此一來，可更精準地辨識負載的當前負載狀態。此外，透過上述一實施例的做法，由於資料庫中僅需儲存在基準電壓下的電器特徵，而不需儲存其它在基準電壓的一變化區間內(例如-5%至5%)的電器特徵，因而能大幅節省資料庫的儲存空間。

再者，透過應用上述步驟T5-T7中的串列式分析方法，可先初步篩選出最相似於當前負載狀態的預存負載 狀態，做為候選預存負載狀態(例如步驟T5)，而後再進行進一步的預測與辨識(例如步驟T6、T7)。如此一來，可有效提昇非侵入式負載監測方法的辨識速度以及辨識率。

圖5為根據本案一實驗例的本案之非侵入式負載監測方法之辨識率與傳統非侵入式負載監測方法之辨識率的比較示意圖。如圖所示，在工作電壓不同於基準電壓的情況下，相較於應用傳統非侵入式負載監測方法，透過應用本案之非侵入式負載監測方法，確實可顯著地提昇負載狀態之辨識率。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

300‧‧‧非侵入式負載監測方法

S1-S4‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種非侵入式負載監測(non-intrusive load monitoring)方法，包括：接收一工作電壓，並提供該工作電壓至一負載；在提供該工作電壓至該負載的情況下，量測該負載的一工作負載電流，以產生一量測電器特徵；判斷該工作電壓與一基準電壓是否相異；在該工作電壓與該基準電壓相異的情況下，計算該工作電壓相對該基準電壓的一電壓變化量；根據該電壓變化量，產生複數筆比對電器特徵，其中該些比對電器特徵分別對應複數種預存負載狀態；計算該量測電器特徵與該些比對電器特徵的複數筆內積值；以及根據該量測電器特徵與該些比對電器特徵的該些內積值，在該些預存負載狀態中，辨識出該負載的一當前負載狀態。
2. 如請求項1所述的非侵入式負載監測方法，其中產生該些比對電器特徵的步驟包括：透過複數筆預存導納值或透過複數筆預存阻抗值，以根據該電壓變化量，計算複數筆預期負載電流變化量；以及根據該些預期負載電流變化量，產生該些比對電器特徵。
3. 如請求項1所述的非侵入式負載監測方法，其中產生該些比對電器特徵的步驟更包括：分別計算該量測電器特徵與複數筆預存電器特徵的複數個內積值；根據該量測電器特徵與該些預存電器特徵的該些內積值，以在該些預存負載狀態中篩選出複數筆候選預存負載狀態；以及根據該些候選預存負載狀態，產生該些比對電器特徵。
4. 如請求項1所述的非侵入式負載監測方法，其中該量測電器特徵包括該負載的實功率、虛功率以及該工作負載電流的電流諧波中的至少一者。
5. 一種非侵入式負載監測裝置，電性連接一負載，包括：一儲存元件，用以儲存複數種預存負載狀態；一量測元件，用以接收一工作電壓，量測該工作電壓，提供該工作電壓至該負載，並用以在提供該工作電壓至該負載的情況下，量測該負載的一工作負載電流；以及一處理元件，用以：根據該工作負載電流，以產生一量測電器特徵；判斷該工作電壓與該基準電壓是否相異；在該工作電壓與該基準電壓相異的情況下，計算該 工作電壓相對該基準電壓的一電壓變化量；根據該電壓變化量，產生複數筆比對電器特徵，其中該些比對電器特徵分別對應該些預存負載狀態；計算該量測電器特徵與該些比對電器特徵的複數筆內積值；以及根據該量測電器特徵與該些比對電器特徵的該些內積值，在該些預存負載狀態中，辨識出該負載的一當前負載狀態。
6. 如請求項5所述的非侵入式負載監測裝置，其中該儲存元件更用以儲存複數筆預存導納值或複數筆預存阻抗值，該處理元件更用以：透過該些預存導納值或透過該些預存阻抗值，以根據該電壓變化量，計算複數筆預期負載電流變化量；以及根據該些預期負載電流變化量，產生該些比對電器特徵。
7. 如請求項5所述的非侵入式負載監測裝置，其中該儲存元件更用以儲存複數筆預存電器特徵，該處理元件更用以：分別計算該量測電器特徵與該些預存電器特徵的複數個內積值； 根據該量測電器特徵與該些預存電器特徵的該些內積值，以在該些預存負載狀態中篩選出複數筆候選預存負載狀態；以及根據該些候選預存負載狀態，產生該些比對電器特徵。
8. 如請求項5所述的非侵入式負載監測裝置，其中該量測電器特徵包括該負載的實功率、虛功率以及該工作負載電流的電流諧波中的至少一者。