一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，包括：設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端的監(jiān)測管理模塊、第一通信模塊，設(shè)置在用戶端的負(fù)荷用電識別模塊、第二通信模塊，所述負(fù)荷用電識別模塊能夠在非侵入用電數(shù)據(jù)采集條件下，有效地判斷居民用電負(fù)荷的使用情況，能夠解決用電負(fù)荷的識別問題，能夠從多個負(fù)荷同時運行時的混合數(shù)據(jù)中判斷分辨出正在運行的負(fù)荷類型，分離出各個單負(fù)荷的運行情況，并通過第二通信模塊、第一通信模塊將該工作狀態(tài)信息發(fā)送給小區(qū)總服務(wù)器端，可以實現(xiàn)對整個居民小區(qū)內(nèi)用戶的負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。方法簡單可行，實施方便，運算效率高，運算精度高，設(shè)備開銷少。
【專利說明】
一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明屬于智能用電及能效監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識 別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，配用電側(cè)的智能化十分重要，一個堅強的國家電網(wǎng)僅靠特 高壓、超高壓端的鞏固是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠都，必須對低壓的用戶終端同步優(yōu)化，故而用電側(cè)的智能 電網(wǎng)技術(shù)更值得高度關(guān)注。隨著電力系統(tǒng)中的用電量與非線性用電負(fù)荷的增加，近年來關(guān) 于負(fù)荷狀態(tài)識別的問題得到了研究人員的廣泛關(guān)注。負(fù)荷特性是指用電設(shè)備在工作過程中 所表現(xiàn)出的電器行為，每個電器設(shè)備在用電過程中都有獨特的特性。居民用戶負(fù)荷主要是 家用電器設(shè)備，不同類型的用電設(shè)備的負(fù)荷特性可以很好地描述具體用電情況。研究表明， 不同的負(fù)荷類型，其負(fù)載波形相差很大。不同用電設(shè)備的諧波不同，可以通過FFT來辨別不 同的用電設(shè)備。負(fù)荷特性的研究主要在宏觀上進(jìn)行，而微觀特性研究相對較少，因此有必要 針對居民用戶符合微觀層面的負(fù)荷特性研究進(jìn)行深入研究。
[0003] 目前，傳統(tǒng)的負(fù)荷檢測方法通常采用侵入式設(shè)計，需要在每個用電設(shè)備上都安裝 傳感器等用電信息采集裝置，用以得到不同用電設(shè)備實時的功率消耗比例。這種方法優(yōu)點 是計量較為準(zhǔn)確，缺點是當(dāng)被檢測系統(tǒng)內(nèi)的用電設(shè)備數(shù)量較多時，傳統(tǒng)的負(fù)荷檢測方式不 僅成本高，并且在傳感器裝置的安裝和系統(tǒng)維護(hù)方面也很不方便。采用非侵入式方法能夠 解決傳統(tǒng)方法中的實現(xiàn)瓶頸，即僅在用戶的電力入口處進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過辨識與信號分 析得到用電負(fù)荷的運行狀態(tài)，從而跟蹤負(fù)荷的能效狀況。非侵入式方法簡化了采集與測量 機制，但全部負(fù)荷的用電數(shù)據(jù)均綜合表現(xiàn)在同一信號中，因此，從采集的整體信號中分析提 取單個負(fù)荷信息是該方法的技術(shù)關(guān)鍵與難點。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 為此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，從而提出一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，包括：
[0007]監(jiān)測管理模塊，所述監(jiān)測管理模塊設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端，所述監(jiān)測管理模塊用 于實時獲取各居民用戶的用電負(fù)荷工作狀態(tài)。
[0008]第一通信模塊，所述第一通信模塊設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端，所述第一通信模塊用 于所述監(jiān)測管理模塊與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。本實施例中，所述第一通信模塊與N個用戶 端的第二通信模塊進(jìn)行通信。
[0009]負(fù)荷用電識別模塊，所述負(fù)荷用電識別模塊設(shè)置在用戶端，所述負(fù)荷用電識別模 塊用于在電力入口處進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過辨識與信號分析獲取用電負(fù)荷的工作狀態(tài)。
[0010]第二通信模塊，所述第二通信模塊設(shè)置在用戶端，所述第二通信模塊與所述第一 通信模塊通信連接，用于將所述負(fù)荷用電識別模塊中獲取的用電負(fù)荷的工作狀態(tài)發(fā)送到所 述檢測管理模塊。
[0011] 所述負(fù)荷用電識別模塊具體包括：
[0012] 電流獲取子模塊，所述電流獲取子模塊用于獨立采集各用電器運行時通過的第一 電流數(shù)據(jù)。
[0013] 電流數(shù)據(jù)處理子模塊，所述電流數(shù)據(jù)處理子模塊用于將電流獲取子模塊中的第一 電流數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、平滑處理，獲取第二電流數(shù)據(jù)。
[0014] 特征電流模板獲取子模塊，所述特征電流模板獲取子模塊用于計算所述第二電流 數(shù)據(jù)的頻譜并存儲作為對應(yīng)用電器的特征電流模塊的頻譜分量。
[0015] 總電流頻譜獲取子模塊，所述總電流頻譜獲取子模塊用于計算多個用電器共同工 作時總電流的頻譜分量。
[0016] 模板濾波器獲取子模塊，所述模板濾波器獲取子模塊用于將所述特征電流模塊中 的頻譜分量與第一閾值進(jìn)行比較并賦值，將賦值后的第一頻譜分量作為對應(yīng)用電器的模板 濾波器。
[0017] 濾波處理子模塊，所述濾波處理子模塊用于根據(jù)所述模板濾波器對所述總電流的 頻譜分量進(jìn)行濾波，獲取濾波后的第二頻譜分量。
[0018] 用電負(fù)荷的工作狀態(tài)識別子模塊，將所述第二頻譜分量與所述特征電流模塊的頻 譜分量進(jìn)行對比，獲取對應(yīng)用電器的工作狀態(tài)。
[0019] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述特征電流模板獲取子模塊中：
[0020] 特征電流模板的頻譜分量的計算方式為：
[0021]
[0022] 其中，Im(k)為第m個用電器運行時通過的電流，m=l，2,…，n，n為用電器總個數(shù)，N 為電流采樣點數(shù)，u為頻率分量，k為第k個采樣點值。
[0023] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述總電流頻譜獲取子模塊中：
[0024] 總電流的頻譜分量的計算方式為：
[0025]
[0026] 兵屮，1〈t;刀進(jìn)八用廣的起、電侃，K卩用戶用電器各個支路的電流之和，L為工作中 的用電器總個數(shù)，N為電流采樣點數(shù)，u為頻率分量，k為第k個采樣點值。
[0027] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述模板濾波器獲取子模塊中：
[0028] 將所述特征電流模塊中的頻譜分量與第一閾值進(jìn)行比較，并進(jìn)行0-1賦值，大于等 于所述第一閾值的頻譜分量賦值為1，小于所述第一閾值的頻譜分量賦值為〇,所述特征電 流模板中的頻譜分量經(jīng)過〇和1賦值之和所得到的第一頻譜分量作為對應(yīng)用電器的模板濾 波器。
[0029]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述濾波處理子模塊中：
[0030]將所述模板濾波器中的第一頻譜分量與所述總電流的頻譜分量對應(yīng)相乘，若所述 模板濾波器中的第一頻譜分量為1，則第二頻譜分量為所述總電流的頻譜分量。若所述模板 濾波器中的第一頻譜分量為〇，則所述總電流的頻譜分量將被濾除。
[0031] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述用電負(fù)荷的工作狀態(tài)識別子模塊中：
[0032] 將所述第二頻譜分量與所述特征電流模塊中的頻譜分量進(jìn)行對比，若頻譜分量的 保留程度大于第二閾值，則表明對應(yīng)的用電器處于工作狀態(tài)。若頻譜分量的保留程度小于 第二閾值，則表明對應(yīng)的用電器未處于工作狀態(tài)。
[0033]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第二閾值為95%。
[0034] 本發(fā)明的有益效果在于：其通過在小區(qū)總服務(wù)器端設(shè)置監(jiān)測管理模塊、第一通信 模塊，在用戶端設(shè)置負(fù)荷用電識別模塊、第二通信模塊，所述負(fù)荷用電識別模塊能夠在非侵 入用電數(shù)據(jù)采集條件下，有效地判斷居民用電負(fù)荷的使用情況，能夠解決用電負(fù)荷的識別 問題，能夠從多個負(fù)荷同時運行時的混合數(shù)據(jù)中判斷分辨出正在運行的負(fù)荷類型，分離出 各個單負(fù)荷的運行情況，并通過第二通信模塊、第一通信模塊將該工作狀態(tài)信息發(fā)送給小 區(qū)總服務(wù)器端，可以實現(xiàn)對整個居民小區(qū)內(nèi)用戶的負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。方法簡單可行，實施 方便，運算效率高，運算精度高，設(shè)備開銷少。
【附圖說明】：
[0035] 以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：
[0036] 圖1為本發(fā)明一個實施例的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)示意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明一個實施例的負(fù)荷用電識別模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】：
[0038] 如圖1所示，本發(fā)明的一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，包括：
[0039]監(jiān)測管理模塊，所述監(jiān)測管理模塊設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端，所述監(jiān)測管理模塊用 于實時獲取各居民用戶的用電負(fù)荷工作狀態(tài)。
[0040] 第一通信模塊，所述第一通信模塊設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端，所述第一通信模塊用 于所述監(jiān)測管理模塊與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0041] 負(fù)荷用電識別模塊，所述負(fù)荷用電識別模塊設(shè)置在用戶端，所述負(fù)荷用電識別模 塊用于在電力入口處進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過辨識與信號分析獲取用電負(fù)荷的工作狀態(tài)。
[0042] 第二通信模塊，所述第二通信模塊設(shè)置在用戶端，所述第二通信模塊與所述第一 通信模塊通信連接，用于將所述負(fù)荷用電識別模塊中獲取的用電負(fù)荷的工作狀態(tài)發(fā)送到所 述檢測管理模塊。
[0043] 如圖2所示，所述負(fù)荷用電識別模塊具體包括：
[0044] 電流獲取子模塊，所述電流獲取子模塊用于獨立采集各用電器運行時通過的第一 電流數(shù)據(jù)。
[0045]電流數(shù)據(jù)處理子模塊，所述電流數(shù)據(jù)處理子模塊用于將電流獲取子模塊中的第一 電流數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、平滑處理，獲取第二電流數(shù)據(jù)。
[0046]特征電流模板獲取子模塊，所述特征電流模板獲取子模塊用于計算所述第二電流 數(shù)據(jù)的頻譜并存儲作為對應(yīng)用電器的特征電流模塊的頻譜分量。特征電流模板的頻譜分量 的計算方式為：
[0047]
[0048] 其中，Im(k)為第m個用電器運行時通過的電流，m=l，2,…，n，n為用電器總個數(shù)，N 為電流采樣點數(shù)，u為頻率分量，k為第k個采樣點值。
[0049] 總電流頻譜獲取子模塊，所述總電流頻譜獲取子模塊用于計算多個用電器共同工 作時總電流的頻譜分量。總電流的頻譜分量的計算方式為：
[0050]
[00511興T;乃?八用廠H、」足、丑孤，叫d戶用電器各個支路的電流之和，L為工作中 的用電器總個數(shù)，N為電流采樣點數(shù)，u為頻率分量，k為第k個采樣點值。
[0052]模板濾波器獲取子模塊，所述模板濾波器獲取子模塊用于將所述特征電流模塊中 的頻譜分量與第一閾值進(jìn)行比較并賦值，將賦值后的第一頻譜分量作為對應(yīng)用電器的模板 濾波器。【具體實施方式】為將所述特征電流模塊中的頻譜分量與第一閾值進(jìn)行比較，并進(jìn)行 0-1賦值，大于等于所述第一閾值的頻譜分量賦值為1，小于所述第一閾值的頻譜分量賦值 為〇,所述特征電流模板中的頻譜分量經(jīng)過〇和1賦值之和所得到的第一頻譜分量作為對應(yīng) 用電器的模板濾波器。
[0053]濾波處理子模塊，所述濾波處理子模塊用于根據(jù)所述模板濾波器對所述總電流的 頻譜分量進(jìn)行濾波，獲取濾波后的第二頻譜分量?！揪唧w實施方式】為將所述模板濾波器中的 第一頻譜分量與所述總電流的頻譜分量對應(yīng)相乘，若所述模板濾波器中的第一頻譜分量為 1，則第二頻譜分量為所述總電流的頻譜分量。若所述模板濾波器中的第一頻譜分量為0，則 所述總電流的頻譜分量將被濾除。
[0054] 用電負(fù)荷的工作狀態(tài)識別子模塊，將所述第二頻譜分量與所述特征電流模塊的頻 譜分量進(jìn)行對比，獲取對應(yīng)用電器的工作狀態(tài)?！揪唧w實施方式】為將所述第二頻譜分量與所 述特征電流模塊中的頻譜分量進(jìn)行對比，若頻譜分量的保留程度大于第二閾值，則表明對 應(yīng)的用電器處于工作狀態(tài)。若頻譜分量的保留程度小于第二閾值，則表明對應(yīng)的用電器未 處于工作狀態(tài)。本實施例中，選取所述第二閾值為95 %。
[0055] 本實施例所述的一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，包括:設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端 的監(jiān)測管理模塊、第一通信模塊，設(shè)置在用戶端的負(fù)荷用電識別模塊、第二通信模塊，所述 負(fù)荷用電識別模塊能夠在非侵入用電數(shù)據(jù)采集條件下，有效地判斷居民用電負(fù)荷的使用情 況，能夠解決用電負(fù)荷的識別問題，能夠從多個負(fù)荷同時運行時的混合數(shù)據(jù)中判斷分辨出 正在運行的負(fù)荷類型，分離出各個單負(fù)荷的運行情況，并通過第二通信模塊、第一通信模塊 將該工作狀態(tài)信息發(fā)送給小區(qū)總服務(wù)器端，可以實現(xiàn)對整個居民小區(qū)內(nèi)用戶的負(fù)荷設(shè)備進(jìn) 行監(jiān)控。方法簡單可行，實施方便，運算效率高，運算精度高，設(shè)備開銷少。
[0056]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于，包括： 監(jiān)測管理模塊，所述監(jiān)測管理模塊設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端，所述監(jiān)測管理模塊用于實 時獲取各居民用戶的用電負(fù)荷工作狀態(tài)； 第一通信模塊，所述第一通信模塊設(shè)置在小區(qū)總服務(wù)器端，所述第一通信模塊用于所 述監(jiān)測管理模塊與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； 負(fù)荷用電識別模塊，所述負(fù)荷用電識別模塊設(shè)置在用戶端，所述負(fù)荷用電識別模塊用 于在電力入口處進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過辨識與信號分析獲取用電負(fù)荷的工作狀態(tài)； 第二通信模塊，所述第二通信模塊設(shè)置在用戶端，所述第二通信模塊與所述第一通信 模塊通信連接，用于將所述負(fù)荷用電識別模塊中獲取的用電負(fù)荷的工作狀態(tài)發(fā)送到所述檢 測管理模塊； 所述負(fù)荷用電識別模塊具體包括： 電流獲取子模塊，所述電流獲取子模塊用于獨立采集各用電器運行時通過的第一電流 數(shù)據(jù)； 電流數(shù)據(jù)處理子模塊，所述電流數(shù)據(jù)處理子模塊用于將電流獲取子模塊中的第一電流 數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、平滑處理，獲取第二電流數(shù)據(jù)； 特征電流模板獲取子模塊，所述特征電流模板獲取子模塊用于計算所述第二電流數(shù)據(jù) 的頻譜并存儲作為對應(yīng)用電器的特征電流模塊的頻譜分量； 總電流頻譜獲取子模塊，所述總電流頻譜獲取子模塊用于計算多個用電器共同工作時 總電流的頻譜分量； 模板濾波器獲取子模塊，所述模板濾波器獲取子模塊用于將所述特征電流模塊中的頻 譜分量與第一闊值進(jìn)行比較并賦值，將賦值后的第一頻譜分量作為對應(yīng)用電器的模板濾波 器； 濾波處理子模塊，所述濾波處理子模塊用于根據(jù)所述模板濾波器對所述總電流的頻譜 分量進(jìn)行濾波，獲取濾波后的第二頻譜分量； 用電負(fù)荷的工作狀態(tài)識別子模塊，將所述第二頻譜分量與所述特征電流模塊的頻譜分 量進(jìn)行對比，獲取對應(yīng)用電器的工作狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于，所述特征電流模板 獲取子模塊中： 特征電流模板的頻譜分量的計算方式為：其中，Im化)為第m個用電器運行時通過的電流，m=l，2,…，n，n為用電器總個數(shù)，N為電 流采樣點數(shù)，U為頻率分量，k為第k個采樣點值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于，所述總電流頻譜獲 取子模塊中： 總電流的頻譜分量的計算方式為：其中，I(t)為進(jìn)入用戶的總電流，即用戶用電器各個支路的電流之和，L為工作中的用 電器總個數(shù)，N為電流采樣點數(shù)，U為頻率分量，k為第k個采樣點值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于，所述模板濾波器獲 取子模塊中： 將所述特征電流模塊中的頻譜分量與第一闊值進(jìn)行比較，并進(jìn)行0-1賦值，大于等于所 述第一闊值的頻譜分量賦值為1，小于所述第一闊值的頻譜分量賦值為0,所述特征電流模 板中的頻譜分量經(jīng)過0和1賦值之和所得到的第一頻譜分量作為對應(yīng)用電器的模板濾波器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波處理子模 塊中： 將所述模板濾波器中的第一頻譜分量與所述總電流的頻譜分量對應(yīng)相乘，若所述模板 濾波器中的第一頻譜分量為1，則第二頻譜分量為所述總電流的頻譜分量;若所述模板濾波 器中的第一頻譜分量為0，則所述總電流的頻譜分量將被濾除。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于，所述用電負(fù)荷的工 作狀態(tài)識別子模塊中： 將所述第二頻譜分量與所述特征電流模塊中的頻譜分量進(jìn)行對比，若頻譜分量的保留 程度大于第二闊值，則表明對應(yīng)的用電器處于工作狀態(tài);若頻譜分量的保留程度小于第二 闊值，則表明對應(yīng)的用電器未處于工作狀態(tài)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的居民小區(qū)用電負(fù)荷識別系統(tǒng)，其特征在于：所述第二闊值為 95%。
【文檔編號】G01R31/00GK105974220SQ201610260825
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權(quán)運營管理有限公司