用于非侵入式負載監(jiān)測的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】通過使用在住宅機構(gòu)或商業(yè)機構(gòu)的主斷路器級獲得的合計的功率數(shù)據(jù)來識別并跟蹤主要電器。階躍功率變化和功率劇變表征了電器的特性。識別這些特征并且考慮使用時間和持續(xù)時間的統(tǒng)計，以將所觀測到的功率變化序列與正被接通和斷開的電器進行匹配。然后，重新構(gòu)建電器的依賴于時間的使用以及電器的功耗。
【專利說明】用于非侵入式負載監(jiān)測的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對住宅環(huán)境和商業(yè)環(huán)境中的電力利用進行監(jiān)測和管理的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及非侵入式負載監(jiān)測，在該非侵入式負載監(jiān)測中將針對住宅房屋或商業(yè)房屋的合計的功耗數(shù)據(jù)進行分解以與能量管理結(jié)合使用。
【背景技術(shù)】
[0002]廣泛認(rèn)識到可以通過對住宅建筑和商業(yè)建筑進行更好的能量管理和控制來實現(xiàn)電能消耗的顯著節(jié)約。為了實現(xiàn)更有效的能量控制，對使用中的電氣負載(例如，電器、照明裝置、電機等)進行相當(dāng)準(zhǔn)確的實時監(jiān)測是有益的。(在下文中，除非上下文表示了意指特定類型的電器，否則專用術(shù)語“電器”以與通用術(shù)語“負載”可互換的方式使用)。獲得關(guān)于能量利用的、對負載特定的信息的一種方式是單獨監(jiān)測每個負載。然而，這要求在利用電器內(nèi)部的設(shè)備(因此，提高每個電器的成本，尤其是為了改進已經(jīng)安裝的電器)的情況下或者在需要每個電器的附加裝置的情況下來在每個電器處監(jiān)測能量的使用。另一方式是在主斷路器級(main breaker level)或服務(wù)饋電級(service feed level)處監(jiān)測合計的總電力消耗，接著分解數(shù)據(jù)以分離出所關(guān)注的每個負載的定時和貢獻。擁有該信息，可以考慮電能的更有效使用，例如可通過采取各種步驟(從將電器變?yōu)榱硪荒Ｊ交蛘邔﹄娖鞯氖褂眠M行時移，到許多其他措施中的任一措施)而實現(xiàn)節(jié)約。然而，將整體能量消耗分解成其組成部分并不是一項小任務(wù)。
[0003]這樣的非侵入式電器負載監(jiān)測(NIALM)方法需要硬件部件(包括傳感器和其他元件)和軟件部件(即，在一個或更多個處理器上執(zhí)行的信號處理算法)兩者。NIALM的軟件部件依賴于硬件部件。例如，如果傳感器以至少數(shù)kHz的速率來對電壓和電流進行采樣，則可以使用信號波形分析。然而，這樣的傳感器仍是昂貴的并且不是廣泛地可獲取的。廉價且容易安裝的硬件替換物是如下傳感器:該傳感器以約IHz的采樣頻率來測量正被輸送至住宅房屋或商業(yè)房屋的總電力。在例如美國專利4，858，141,5, 717，325,5, 483，153以及若干學(xué)術(shù)刊物中已經(jīng)詳述了與這樣的傳感器對應(yīng)的NIALM算法。這些算法檢測功率的階躍變化并且將這些變化與正被接通或斷開的負載相匹配。功率的變化可以是一維的(例如，僅測量有功功率)或者二維的(例如，測量有功功率分量和無功功率分量兩者)。
[0004]盡管這些NIALM算法能夠監(jiān)測主要家用電器等，但是其準(zhǔn)確度級別僅在80%附近。監(jiān)測準(zhǔn)確度這樣低的主要原因在于，兩個或更多個不同負載可能同時被操作并且甚至可能以非常接近的時間接近度被接通或斷開。此外，兩個不同負載所消耗的功率量可能會非常相似。例如，計算機監(jiān)視器的功率損耗可能近似等于白熾燈泡的功率損耗，這使得這兩種負載不能通過所提到的算法來區(qū)分。低準(zhǔn)確度的另一重要原因在于，所提到的算法認(rèn)為功率變化與負載狀態(tài)的切換之間一對一的匹配。該匹配易于引起測量誤差和算法誤差兩者，并且易于引起由于同時啟動或停止多個負載而產(chǎn)生的模糊性。
[0005]因此，存在對能夠提供更準(zhǔn)確的電器(負載)使用數(shù)據(jù)的NIALM系統(tǒng)和方法的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文中示出的一組新的NIALM系統(tǒng)和方法(B卩，算法)能夠顯著地克服上面提到的挑戰(zhàn)并且解決所觀察到的需求。這些方法存在三個主要優(yōu)點。第一，不僅使用負載狀態(tài)變化而且還使用功率劇變(power surge)(劇變幅度和持續(xù)時間的統(tǒng)計)以及負載狀態(tài)變化和功率劇變的統(tǒng)計分布，以更準(zhǔn)確地識別負載及其能量消耗。第二，為了更好地進行電器識別并且與能量消耗進行匹配，利用使用時間(在持續(xù)時間和一天中的時間兩者的方面)的統(tǒng)計。第三，通過考慮電器狀態(tài)之間的可能的一系列轉(zhuǎn)變(transition)來進行所測量的功率觀測與房屋處的電器之間的匹配，這不僅使得正確地確定給定系列的功率變化的可能性最大化，還使得正確確定使用時間統(tǒng)計和功率劇變統(tǒng)計的可能性最大化。
[0007]在一些實施例中，基于相對“長”的時間間隔，使用以經(jīng)驗方式獲得的或來自其他源的歷史數(shù)據(jù)來估計針對合計的(公共的)饋電的功率變化的時間統(tǒng)計。使用這些統(tǒng)計來對合計的功率變化數(shù)據(jù)進行再處理，以對在統(tǒng)計上將會呈現(xiàn)為可能歸因于同一負載的功率變化的元組(對(pair)、三元組(triplet)等)進行聚類。然后,使用維特比(Viterbi)算法或相似技術(shù)，合并相似的聚類，最好分離重疊的聚類，并且更新時間統(tǒng)計以估計負載呈現(xiàn)為處于不同的狀態(tài)下的時間。基于所更新的統(tǒng)計，然后以相同的方式處理實時功率變化測量結(jié)果，以將所檢測到的變化進行聚類并且形成實時負載狀態(tài)信息。為了將該信息與可識別的負載相關(guān)聯(lián)，可以將已知負載動作與估計值相互關(guān)聯(lián)(例如，通過對獲知負載已被接通和/或斷開進行至少一次記錄并且將這些動作與所觀測到的功率變化進行匹配)。
[0008]一些實施例涉及一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法。這樣的方法包括:基于相對“長”的時間間隔，使用歷史數(shù)據(jù)來估計針對公共饋電的功率變化的時間統(tǒng)計；使用這些統(tǒng)計對合計的功率變化數(shù)據(jù)進行再處理，以將在統(tǒng)計上呈現(xiàn)為可能歸因于同一負載的功率變化的元組進行聚類；合并相似的聚類；分離重疊的聚類；更新時間統(tǒng)計，以估計負載呈現(xiàn)為在不同狀態(tài)下的時間；以及基于所更新的統(tǒng)計，根據(jù)前述步驟(通過更新的再處理)中的一些步驟來處理實時功率變化測量結(jié)果，以將所檢測到的變化進行聚類并且形成實時負載狀態(tài)信息。
[0009]采用這樣的方法的實施例可以進一步包括將實時負載狀態(tài)信息與可識別的負載相關(guān)聯(lián)，并且將實時負載狀態(tài)信息與可識別的負載相關(guān)聯(lián)可以包括將已知負載動作與估計相互關(guān)聯(lián)。
[0010]在采用前述方法示例中的任一方法示例的實施例中，可以使用維特比算法的變型來執(zhí)行所述合并相似的聚類。
[0011]根據(jù)一些實施例，示出了一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法，該方法包括:經(jīng)由傳感器，提供傳感器輸出信號，該傳感器輸出信號表示在一定時間間隔上通過上述饋電輸送的功率；監(jiān)測傳感器輸出信號，以檢測功率的正向變化和負向變化、功率劇變幅度以及持續(xù)時間；將功率的負向變化進行聚類；將功率的負向變化和正向變化進行匹配；估計在所關(guān)注的間隔期間負載被接通和斷開的時間；以及以統(tǒng)計方式表征所述負載中的至少一個負載的操作。
[0012]在一些實施例中，用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法包括:使用監(jiān)測負載狀態(tài)變化和功率劇變以及負載狀態(tài)變化和功率劇變的統(tǒng)計分布，以更準(zhǔn)確地識別負載及其能量消耗。第二，為了更好地進行電器識別并且與能量消耗進行匹配，利用使用時間(在持續(xù)時間和一天中的時間兩者方面)的統(tǒng)計。第三，通過考慮電器狀態(tài)之間的可能的一系列轉(zhuǎn)變而進行所測量的功率觀測與房屋處的電器之間的匹配，這不僅使得正確地確定給定系列的功率變化的可能性最大化，而且使得正確地確定使用時間統(tǒng)計以及功率劇變統(tǒng)計的可能性最大化。
[0013]在一些實施例中，提供了 一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法，該方法包括:經(jīng)由傳感器，提供傳感器輸出信號，該傳感器輸出信號表示在第一時間間隔上通過上述饋電輸送的功率；監(jiān)測傳感器輸出信號，以檢測功率的正向變化和負向變化、功率劇變幅度以及持續(xù)時間；將功率的負向變化進行聚類；將功率的負向變化和正向變化進行匹配；估計在所關(guān)注的間隔期間負載被接通和斷開的時間；以及以統(tǒng)計方式表征所述負載中的至少一個負載的操作?？梢愿鶕?jù)聚類的平均值來對聚類進行分類，然后可以將維特比算法應(yīng)用于所述聚類的η元組；然后解決聚類沖突，以提供消除功率變化的模糊性的一組聚類；并且，基于由該組聚類表示的功率變化來估計電器狀態(tài)。這樣的方法也可以包括基于前面操作的結(jié)果來更新聚類和電器特征統(tǒng)計。在一些實施例中，針對比第一時間間隔短的并且比第一時間間隔晚的第二時間間隔，可以對根據(jù)由傳感器在第二時間間隔期間感測的功率變化而創(chuàng)建的聚類重新執(zhí)行通過估計進行分類的步驟。
[0014]在一些實施例中，可以實踐用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法，該方法包括:檢測合計的負載狀態(tài)變化和功率劇變以及合計的負載狀態(tài)變化和功率劇變的統(tǒng)計分布；以及，通過考慮電器狀態(tài)之間的可能的一系列轉(zhuǎn)變并從考慮中去除不允許的或者在統(tǒng)計上不太可能的狀態(tài)變化而將所檢測到的功率觀測與房屋處的電器的進行匹配，，以使正確地確定所檢測到的一系列功率變化所屬于的負載的可能性最大化。
[0015]在一些實施例中出現(xiàn)的本發(fā)明的另一方面是一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:功率傳感器，該功率傳感器被配置并布置成監(jiān)測在房屋處消耗的合計的功率；用于檢測所監(jiān)測的功率的變化的裝置；以及處理器，所述處理器執(zhí)行所存儲的程序指令，以通過將功率變化進行聚類并且借助于維特比算法來對聚類進行匹配以識別與各個負載相關(guān)聯(lián)的功率變化，來消除所檢測到的功率變化的模糊性并將所檢測到的功率變化與各個負載相關(guān)聯(lián)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]提供了要與一些實施例的詳細描述相結(jié)合而進行討論的一組附圖，以對其進行更充分地理解。在附圖中相似的附圖標(biāo)記意在指相同或相應(yīng)的元件，在附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本文中提出的發(fā)明構(gòu)思的、在其中可以采用本文中所公開的方法的系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖2是根據(jù)本文中所公開的發(fā)明構(gòu)思的信息處理的高級示意圖；
[0019]圖3是描述根據(jù)本文中所公開的用于分解功率變化的方法對歷史功率變化數(shù)據(jù)進行初步階段信息處理的示例實施例的流程圖；
[0020]圖4是用于識別典型的負向功率變化的目的的、來自如本文中所討論的傳感器的合計的功率消耗信號的示例；[0021]圖5是用于識別典型的功率劇變的目的的、來自如本文中所討論的傳感器的合計的功率消耗信號中的典型正向功率變化的示例；
[0022]圖6是典型的功率變化-頻率圖的示例相鄰聚類的一組三個視圖A-C、其對應(yīng)的時間上的每小時存在的函數(shù)D-F、以及所生成的聚類合并圖G ；
[0023]圖7是根據(jù)這些教導(dǎo)的典型的“主要”算法的示例的流程圖，該算法首先用于歷史數(shù)據(jù)，接著用于處理實時的或近乎實時的功率變化數(shù)據(jù)；以及
[0024]圖8是作為時間的函數(shù)的聚類狀態(tài)的示例的示意圖，示出了可以怎樣將本文中所呈現(xiàn)的構(gòu)思之一的應(yīng)用用于從聚類中排除未在兩個相鄰聚類對中出現(xiàn)的狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在注意圖1至圖7，圖1至圖7示出了用于實踐本文中所公開的發(fā)明構(gòu)思方面的系統(tǒng)和方法的實施例。在根據(jù)這些附圖的實施例中，假設(shè):負載被限制為僅具有兩種狀態(tài)一“接通”(on)和“斷開”(off)—的負載。后面會公開將所討論的示例延伸至具有多種功率消耗狀態(tài)的負載。然而，在商業(yè)房屋中，預(yù)期大多數(shù)負載(例如照明設(shè)備以及暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中的裝置(諸如壓縮機、風(fēng)扇和供暖設(shè)備))為雙態(tài)類型是合理的。因此，最初將討論限于雙態(tài)負載仍會包括一大類用途。
[0026]參照圖1，傳感器10被連接以監(jiān)測諸如到住宅房屋或商業(yè)房屋14的服務(wù)饋電(service feed)的電力饋線12。通過配電盤(service panel) 17來在房屋14內(nèi)將電力分配給多個負載，諸如負載16A、16B以及16C。傳感器可以是傳統(tǒng)設(shè)計，并且應(yīng)當(dāng)是提供根據(jù)饋線中的合計的能量流而變化的輸出信號的傳感器。輸出信號可以是模擬電壓或模擬電流或者數(shù)字值?？商娲?，盡管優(yōu)選的是直接表示功率的信號，但是在一些實施例中可以采用如下傳感器:該傳感器響應(yīng)于表示饋線上的(例如，在服務(wù)進入點處的)電流、電流變化或電壓變化的信號或者輸出該信號。在一些實施例中，可以將傳感器集成到電能耗量表中，該電能耗量表例如是設(shè)施提供商可用將其于測量能量使用并開出關(guān)于能量使用的賬單的電能耗量表。傳感器10將其輸出信號直接或間接地(例如，如果傳感器輸出信號是模擬形式，則經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出))傳遞至處理器18 (例如，微處理器)，該處理器18執(zhí)行所存儲的來自非暫態(tài)存儲介質(zhì)19的程序指令，以實施如下討論的信號處理方法。處理器18和存儲介質(zhì)19被示出為位于房屋14處，但這不是必需的。處理器18和存儲介質(zhì)19也可以位于遠端，只要將傳感器10耦接至適當(dāng)?shù)耐ㄐ艡C構(gòu)以經(jīng)由通信接口和通信介質(zhì)(有線的和/或無線的)將其輸出提供至遠端處理器即可。例如，傳感器可以采用電力線通信網(wǎng)絡(luò)以將其輸出發(fā)送至處理器。
[0027]圖2至圖7示出了用于處理經(jīng)由房屋電力設(shè)施服務(wù)電纜的合計的能量消耗(或者，更確切地說，瞬時功率輸送)的變化的示例性方法。
[0028]首先轉(zhuǎn)向圖2，在概念上示出了根據(jù)本文中所述的方法的信息流動。傳感器(諸如傳感器10)生成數(shù)據(jù)22。分析該數(shù)據(jù)以提取三種類型的信息:所檢測的功率水平的變化，24A ;功率劇變(瞬變)幅度，24B ；以及功率劇變持續(xù)時間，24C。使用處理器18對該信息進行處理以執(zhí)行以下描述的信號處理方法(算法)26，從而生成分解的負載信號28。
[0029]信號處理方法26可以具有三個階段:初步處理階段、對房屋的歷史功率使用進行分析的主要階段、以及使用與主要階段中相同的技術(shù)但是處理近乎實時數(shù)據(jù)的實時階段。[0030]初步處理
[0031]如圖3所示，信號處理方法(算法)的初步階段30以對關(guān)于房屋處的功率使用的歷史數(shù)據(jù)(即，由傳感器在較大的間隔(例如，兩周的間隔)內(nèi)收集的數(shù)據(jù))進行分析和建模來開始。首先識別功耗的逐步改變(步驟32)，并且估計正向變化和負向變化的量值(步驟33)。最初強調(diào)的是功耗的負向變化(即，急劇下降)(參見例如圖4中的下降A(chǔ))。這些負向變化表示能量消耗的減少，并且通常與正被斷開的電器相對應(yīng)(或者，在能夠操作于多種狀態(tài)下的負載的情況下，與將其操作狀態(tài)從一個“接通”狀態(tài)變成另一“接通”狀態(tài)的電器相對應(yīng)；將在下面討論這樣的負載)。
[0032]針對功耗的正向變化，注意:一些電器拉動功率的劇變以進行啟動。因此，除非將在劇變后的值用于正向功率變化，否則可能出現(xiàn)針對變化量值的錯誤讀數(shù)。圖5示出了劇變52和在劇變后的功率變化54的示例。劇變或瞬變56通過其量值(ΛPsurge)和持續(xù)時間(Δ tsurge)來表征。在步驟34中估計劇變量值和持續(xù)時間。
[0033]由于測量誤差和條件的自然可變性，在給定電器被斷開時所測量的功率的負向變化不會是具有單一值的，而會是關(guān)于標(biāo)稱值而分布(分散)的。因此，為了識別電器，使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計方法將所識別的功率的負向變化分組成聚類(步驟36)，該適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計方法例如著名的、通用的迭代自組織數(shù)據(jù)分析算法(IS0DATA)聚類算法(例如參見通過引用合并至本文中的 Tou, J, T., Pattern Recognition Principles,紐約，Addition-Wesley, 1974 或者其他參考文獻)。每個這樣的聚類可以正與被斷開的單獨電器相對應(yīng)。在此階段，沒有對功率的正向變化進行聚類。
[0034]當(dāng)然，聚類過程可導(dǎo)致誤差。單個電器可產(chǎn)生與多個所識別的聚類相對應(yīng)的正向功率變化和負向功率變化。于是，這些聚類需要被合并，以獲得針對該電器的完整記錄。另夕卜，多個電器可對應(yīng)于單個聚類，于是該單個聚類需要進行分裂。
[0035]基于負向功率變化的聚類的合并發(fā)生在步驟38和步驟40中。針對聚類的合并，計算在時間上的電器使用的經(jīng)驗統(tǒng)計。該統(tǒng)計可以是例如針對給定聚類每小時存在或不存在功率的負向變化。也就是說，可以定義二進制變量或函數(shù)，該二進制變量或函數(shù)表示在每小時期間是否出現(xiàn)功率的負向變化。如果在給定小時期間出現(xiàn)了在給定聚類的邊界內(nèi)的至少一次功率負向變化，則可以將給定小時處的針對該聚類的每小時存在的函數(shù)賦值為值“I”。否則，將給定小時處的針對該聚類的每小時存在的函數(shù)賦值為值“O”。然后估計聚類對之間的負載使用的相似度(步驟38)。這可以例如通過計算多個小時的下述部分來完成:在多個小時的該部分期間兩個聚類都存在(即，這兩個聚類的每小時存在的函數(shù)均具有值I)。然后，合并其負載使用相似度超過閾值的那些相鄰聚類對(步驟40)。
[0036]圖6示出聚類合并的示例。在圖中示出的三個聚類(A-C)是通過前述IS0DATA算法識別的相鄰聚類。這三個聚類均具有時間上的相似的每小時存在(圖6中的D至F)。因此，它們被合并在一起(G)。
[0037]在合并之后，以其平均值的順序來對聚類進行標(biāo)號。在每個聚類中，例如通過將負向功率變化的經(jīng)驗分布擬合成高斯混合模型(Tou，1974)或拉普拉斯分布混合，而以參數(shù)形式來以統(tǒng)計方式表征負向功率變化。經(jīng)驗表明，在大部分情況下，概率密度函數(shù)(PDF)的雙變量高斯或拉普拉斯混合模型是足夠的；然而，可以使用其他參數(shù)分布模型。注意，聚類邊
界可重疊。[0038]然后，估計處于“接通”狀態(tài)和“斷開”狀態(tài)下的電器的初步時間統(tǒng)計(步驟42)。為此，將在時間&處出現(xiàn)的并且來自聚類i(i=l，2，…，n，其中η是合并之后的聚類的總數(shù)目)的量值A(chǔ)Pij的每個所識別的負向功率變化j與較早在時間tk處出現(xiàn)的量值A(chǔ)Pik的正向功率變化k相匹配(步驟44)。不需要正向功率變化與負向功率變化之間的精確相等以用于匹配，作為替代，使用容限δ:
[0039]APik e Δ Pij (1+ δ )等式 I
[0040]在此階段，認(rèn)為匹配是當(dāng)在時間上從-Λ Pijgj退時滿足等式I的第一個APik。以此方式，針對每個聚類i，通過針對每個可獲得的匹配對來計算而構(gòu)建“接通”間隔或“接通”時間的樣本集合ItmJitj類似地，通過計算來構(gòu)建“斷開”間隔或“斷開”時間的樣本集合IxffIi (步驟46)。一旦針對每個聚類可獲得兩個樣本集合，則計算針對每個聚類的1?和Iff的累積分布函數(shù)(CDF)(針對聚類特性，也可以實施其他依賴于時間的統(tǒng)計，例如時 鐘時間的使用概率)(步驟42 )。
[0041]與來自聚類i的負向功率變化相匹配的正向功率變化的集合被認(rèn)為是聚類iplus。在每個這樣的聚類中，例如通過將經(jīng)驗分布擬合成雙變量高斯或拉普拉斯混合，而以參數(shù)方式表征正向功率變化的統(tǒng)計分布。在每個聚類iplus中，還以統(tǒng)計方式對劇變進行表征。劇變量值(Λ Psurge)和持續(xù)時間(Atsuw)被用于獲得針對聚類iplus的劇變量值的樣本集合和劇變持續(xù)時間的樣本集合。然后，針對每個聚類的APsuw和持續(xù)時間Atsurge的PDF都被擬合成例如高斯混合模型。表1總結(jié)了優(yōu)選地在初步處理中獲得的統(tǒng)計。應(yīng)當(dāng)注意，能以較高采樣速率獲得的波形信號特征也可以以類似的方式被包括在表1中并且被包括在下一部分中所描述的主要算法中。
[0042]表1
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法，包括: a.基于相對“長”的時間間隔，使用歷史數(shù)據(jù)來估計針對公共饋電的功率變化的時間統(tǒng)計； b.使用所述統(tǒng)計來對合計的功率變化數(shù)據(jù)進行再處理，以將在統(tǒng)計上呈現(xiàn)為可能歸因于同一負載的功率變化的元組進行聚類； c.合并相似的聚類； d.分離重疊的聚類； e.更新所述時間統(tǒng)計，以估計所述負載呈現(xiàn)為在不同狀態(tài)下的時間；以及 f.基于所更新的統(tǒng)計，根據(jù)步驟b至步驟e對實時功率變化測量結(jié)果進行處理，以將所檢測到的變化進行聚類并形成實時負載狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述實時負載狀態(tài)信息與可識別的負載相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所述實時負載狀態(tài)信息與可識別的負載相關(guān)聯(lián)包括將已知負載動作與估計相互關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，使用維特比算法來執(zhí)行合并相似的聚類。
5.一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法，包括: a.經(jīng)由傳感器，提供表示在第一時間間隔上通過所述饋電輸送的功率的傳感器輸出信號; b.監(jiān)測所述傳感器輸出信號，以檢測功率的正向變化和負向變化、功率劇變幅度以及持續(xù)時間； c.將功率的負向變化進行聚類； d.將功率的負向變化和正向變化進行匹配； e.估計在所關(guān)注的間隔期間負載被接通和斷開的時間；以及 f.以統(tǒng)計方式表征所述負載中的至少一個負載的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括: g.根據(jù)聚類的平均值來對聚類進行分類； h.將維特比算法應(yīng)用于聚類的η元組； 1.解決聚類沖突，以提供消除功率變化的模糊性的一組聚類；以及 j.基于由該組聚類表示的功率變化來估計電器狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括基于步驟i和步驟j的結(jié)果來更新聚類和電器特征統(tǒng)計。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括:針對比所述第一時間間隔短的并且比所述第一時間間隔晚的第二時間間隔，對根據(jù)由所述傳感器在所述第二時間間隔期間感測的功率變化而創(chuàng)建的聚類重新執(zhí)行步驟g至步驟j。
9.一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的方法，包括:檢測合計的負載狀態(tài)變化和功率劇變以及所述合計的負載狀態(tài)變化和所述功率劇變的統(tǒng)計分布； 通過考慮電器狀態(tài)之間的可能的一系列轉(zhuǎn)變并且從考慮中去除不允許的或在統(tǒng)計上不大可能的狀態(tài)變化，而將所檢測到的功率觀測與所述房屋處的電器進行匹配，以使正確地確定所檢測到的一系列功率變化所屬于的負載的可能性最大化。
10.一種用于對在經(jīng)由公共饋電供應(yīng)電力的房屋處的多個電氣負載的電能使用進行非侵入式監(jiān)測的系統(tǒng)，包括: a.功率傳感器，所述功率傳感器被配置并被布置成監(jiān)測在所述房屋處消耗的合計的功率； b.用于檢測所監(jiān)測的功率的變化的裝置；以及 c.處理器，所述處理器執(zhí)行所存儲的程序指令，以通過將功率變化進行聚類以及借助于維特比算法來對聚類進行匹配以識別與各個負載相關(guān)聯(lián)的功率變化，而消除所檢測到的功率變化的模糊性并將所檢測到的功率變化與各個負載相關(guān)聯(lián)。
【文檔編號】G01R21/00GK103998942SQ201180067369
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月13日
【發(fā)明者】邁克爾·蔡夫曼 申請人:美國弗勞恩霍夫股份公司