專利名稱：非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法，屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)、用電分析、 負(fù)荷節(jié)能、負(fù)荷預(yù)測(cè)和負(fù)荷建模等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力負(fù)荷不同類型用電設(shè)備的功率消耗比例實(shí)時(shí)分解(簡(jiǎn)稱電力負(fù)荷分解)數(shù)據(jù)有 助于電力公司了解電力用戶負(fù)荷的組成，合理安排負(fù)荷使用時(shí)間("削峰填谷")，提 高電網(wǎng)的利角率和減少電力系統(tǒng)投資。負(fù)荷分解數(shù)據(jù)還可以改善電力負(fù)荷預(yù)測(cè)精度，為 電力系統(tǒng)規(guī)劃(包括擴(kuò)展規(guī)劃和運(yùn)行規(guī)劃)提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)。電力用戶也可以通過 對(duì)數(shù)據(jù)分析減少自身不必要的能源開銷，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。此外，將負(fù)荷分解 數(shù)據(jù)向上聚合[1-2]到輸電系統(tǒng)，可有助于建立更為真實(shí)的負(fù)荷模型，從而提高仿真計(jì)算 和穩(wěn)定分析的準(zhǔn)確性。因此電力負(fù)荷分解數(shù)據(jù)對(duì)全社會(huì)(包括電力公司和電力用戶)節(jié) 能和電力系統(tǒng)規(guī)劃及運(yùn)行都有十分重要的意義。
負(fù)荷分解研究分為侵入式和非侵入式兩大類。侵入式方法得到的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但 耗費(fèi)巨大，不適于推廣和在線應(yīng)用。非侵入式方法目前是基于電力負(fù)荷入口處的電壓、 電流及功率的變化信息進(jìn)行跟蹤分解，需要負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置不間斷地捕捉電力負(fù)荷每一個(gè)
變化信息，對(duì)軟、硬件的要求非常高。當(dāng)出現(xiàn)不同類型用電設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)或退出運(yùn)行時(shí)， 這種方法就無法進(jìn)行有效地負(fù)荷跟蹤分解，方法存在著極大的盲區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述的不足，提出了一種基于電力負(fù)荷穩(wěn)態(tài)電壓、電流(包含基波和 諧波)及功率信息的非侵入式負(fù)荷分解的方法，該方法只需每隔一段時(shí)間對(duì)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)(包 含基波和諧波)進(jìn)行分解計(jì)算，沒有分解盲區(qū)，更適應(yīng)現(xiàn)有的負(fù)荷監(jiān)測(cè)裝置的軟、硬件 水平，便于在線實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提出的一種非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法，用于電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)、用電
分析、負(fù)荷節(jié)能、負(fù)荷預(yù)測(cè)和負(fù)荷建模等領(lǐng)域，其步驟如下
第一步離線提取各類用電設(shè)備穩(wěn)態(tài)正常工作時(shí)的電氣特征參數(shù)； 第二步根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況選取其主要用電設(shè)備類型；
第三步在線實(shí)時(shí)量測(cè)電力負(fù)荷端口處的電壓、電流及功率數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行諧波 分析；
第四步將選取的電力負(fù)荷主要用電設(shè)備類型的電氣參數(shù)進(jìn)行加權(quán)綜合，來近似估計(jì)實(shí)測(cè)得到電力負(fù)荷的電流和功率；
第五步對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行最優(yōu)求解，求得各個(gè)主要用電設(shè)備類型的權(quán)重系數(shù)，獲得 電力負(fù)荷內(nèi)部主要用電設(shè)備類型的功率消耗比例，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分解。
由本發(fā)明提出的非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法，無需侵入負(fù)荷內(nèi)部，即可在線實(shí)時(shí) 得到電力負(fù)荷主要類型用電設(shè)備的功率消耗比例，分解方法不僅具有較高的精度和較好 的穩(wěn)定性，而且計(jì)算速度快，能夠滿足在線實(shí)時(shí)的分解要求，可應(yīng)用于電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān) 測(cè)、用電分析、負(fù)荷節(jié)能、負(fù)荷預(yù)測(cè)和負(fù)荷建模等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)全社會(huì)(包括電力 公司和電力用戶)節(jié)能和電力系統(tǒng)規(guī)劃及運(yùn)行都有十分重要的意義。


圖1是本發(fā)明提出的負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法的流程圖。
圖2是實(shí)測(cè)的居民負(fù)荷電壓、電流波形圖。
圖3是實(shí)測(cè)的商業(yè)負(fù)荷電壓、電流波形圖。
圖4是實(shí)測(cè)的動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室三相負(fù)荷電壓電流波形圖。
具體實(shí)施例方式
下面接合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明提出的一種非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法，來實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷內(nèi)部 主要用電設(shè)備類型的功率消耗比例的實(shí)時(shí)分解，用于電力系統(tǒng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)、用電分析、負(fù)
荷節(jié)能、負(fù)荷預(yù)測(cè)和負(fù)荷建模等領(lǐng)域，詳細(xì)說明如下
第一步離線統(tǒng)計(jì)各類用電設(shè)備穩(wěn)態(tài)正常工作時(shí)的電壓、電流及功率特征(包括基 波和諧波)；
第二步根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況選取其主要用電設(shè)備類型；
第三步在線實(shí)時(shí)量測(cè)電力負(fù)荷端口處的電壓、電流及功率數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行諧波 分析；
第四步將選取的電力負(fù)荷主要用電設(shè)備類型的電流及功率進(jìn)行加權(quán)綜合，來近似 估計(jì)實(shí)測(cè)得到電力負(fù)荷的電流和功率，通過求解一組最優(yōu)的權(quán)重系數(shù)使得估計(jì)與實(shí)測(cè)最 為接近；
第五步應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行最優(yōu)求解，求得各個(gè)主要用電設(shè)備的權(quán) 重系數(shù)，即得到了電力負(fù)荷內(nèi)部主要用電設(shè)備類型的功率消耗比例，實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷分解；
如上所述，本發(fā)明進(jìn)行非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解時(shí)，當(dāng)供電電壓符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定，離線統(tǒng)計(jì)各類用電設(shè)備穩(wěn)態(tài)正常工作時(shí)的電流及功率特征。其統(tǒng)計(jì)后的工作電流有 如下形式<formula>formula see original document page 6</formula>
式中，/。(0是某一用電設(shè)備穩(wěn)態(tài)工作電流的膀時(shí)值；；是工作電流中基波分量的幅
值；w是工作電流中基波分量的角頻率；《,是工作電流中基波分量的初相角；A:是 一個(gè)正整數(shù)；/。4表示工作電流中第A:次諧波分量的幅值；Aw表示工作電流中第A:次 諧波分量的角頻率；《a表示工作電流中第A次諧波分量的初相角，初相角《,是當(dāng)基 波電壓初相角為0。時(shí)各次電流的初相角，其基波初相角《,就是其基波的功率因數(shù) 角；cq e
是方程組的 待求變量；"&￡
是方程組的待求變量；^e[0,l)和6^， Vk(l,…，^都是通過在線實(shí)時(shí)測(cè)量得到的已知量， a^表 示該負(fù)荷的第y'類用電設(shè)備第A次諧波分量幅值與基波分量幅值的比例 系數(shù)，《沖表示第7'類用電設(shè)備的第A:次諧波分量的初相角，V/e{l, ,m}， y/e(l,…,W，初相角《^是當(dāng)基波電壓初相角為(T時(shí)各次電流的初相角，其基波 初相角《。,就是其基波的功率因數(shù)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法，其特征在于，步驟五包括 下列步驟-(1)選取式(2)各次偏差向量模值的平方和作為目標(biāo)函數(shù)，艮P:<formula>formula see original document page 3</formula>(3)通過尋優(yōu)求解，尋找一組合理^、 A、…、A使得式(3)取得最小值；(2)再通過式(4)求得其基波的有功功率和無功功率的權(quán)重系數(shù)。 <formula>formula see original document page 3</formula>(4)￡，《其中，/ 和^分別表示第k個(gè)用電設(shè)備類的有功和無功功率權(quán)重系數(shù)；/ 是第k個(gè)〃尸i 〃QA: A用電設(shè)備類的電流權(quán)重系數(shù)；a是第k個(gè)用電設(shè)備類的基波電流初相角，即基波功率因 數(shù)角；(3)結(jié)合測(cè)量得到的電力負(fù)荷總的有功功率和無功功率，通過式(5)得到各個(gè)用 電設(shè)備的功率消耗。<formula>formula see original document page 3</formula>(5)其中，《和a分別表示分解得到的第k個(gè)用電設(shè)備的有功功率和無功功率；《和Q分別表示電力負(fù)荷的有功功率和無功功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非侵入式電力負(fù)荷實(shí)時(shí)分解方法，其步驟如下離線提取各類用電設(shè)備穩(wěn)態(tài)正常工作時(shí)的電氣特征參數(shù)；根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況選取其主要用電設(shè)備類型；在線實(shí)時(shí)量測(cè)電力負(fù)荷端口處的電壓、電流及功率數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行諧波分析；將選取的電力負(fù)荷主要用電設(shè)備類型的電氣特征參數(shù)進(jìn)行加權(quán)綜合，來近似估計(jì)實(shí)測(cè)得到電力負(fù)荷的電流和功率；對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行最優(yōu)求解，求得各個(gè)主要用電設(shè)備類型的權(quán)重系數(shù)，獲得電力負(fù)荷內(nèi)部主要用電設(shè)備類型的功率消耗比例，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分解。本發(fā)明可以無需侵入負(fù)荷內(nèi)部，即可在線實(shí)時(shí)得到電力負(fù)荷主要類型用電設(shè)備的功率消耗比例，分解方法不僅具有較高的精度和較好的穩(wěn)定性，而且計(jì)算速度快，能夠滿足在線實(shí)時(shí)的分解要求。
文檔編號(hào)G01R19/00GK101282040SQ200810053059
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者余貽鑫, 賈宏杰, 黃純?nèi)A, 鵬 黎 申請(qǐng)人:天津大學(xué);天津天大求實(shí)電力新技術(shù)股份有限公司