一种非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法和监测方法与流程

1.本发明属于智能用电管理技术领域，具体涉及一种非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法和监测方法。


背景技术：

2.非侵入式负荷监测(non
‑
intrusive load monitoring,nilm)系统，是指在电力入口处安装监测设备，通过监测该处的电压、电流等信号，分析得到负荷集群中单个负荷的种类和运行情况。它只需在电力入口处安装非侵入式装置，不仅降低硬件成本，同时提高用户接受度。非侵入式电力负荷监测技术是电力管理系统和用户能源管理系统的重要组成部分，也是目前电网智能化，家居管理智能化进一步提升的方向。相比于侵入式技术而言，非侵入式技术具有用户侧友好、经济成本低廉，安装维护便利等优点，呈现出良好的发展前景。
3.在非侵入式负荷监测系统的实际应用中，需要事先采集负荷的特征形成特征库，然后将现场采集处理的数据与特征库中的特征进行匹配，从而判断是何种电器以及电器状态。
4.客观上电器的种类会增加，不同品牌的电器特征的种类也有区别。当出现新的电器时，通常的解决方案是同时更新代码与特征库，这样就需要对程序进行回归测试，导致工作量较大。


技术实现要素：

5.本发明针对现有非侵入式电力负荷监测技术在面临新电器时需要更新负荷识别算法的不足，提供一种非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法，在一定程度或范围内可无需修改程序，即可兼容新电器，从而减少或避免对符合识别算法进行重新测试。本发明同时提供一种非侵入式负荷监测方法。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法，所述特征库更替方法包括以下步骤：
7.步骤一、选取多个特征量，作为特征库特征类别字段；
8.步骤二、根据各个电器的不同属性，为各个电器选择不同的特征量组合，并存储；
9.步骤三、当有电器种类需要新增时，对新增电器的特征量进行识别判断，找出有效特征量组合后，写入特征库中，即完成特征库的更替。
10.本发明的非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法，预先存储多种电器的特征量及其组合，不仅包括已知电器，也包括新电器的特征量，当需要新增电器时，只要对新增电器的特征量进行识别判断后，将新增电器的特征量组合写入特征库，即可使得更替后的特征库可以适用新增电器。在初次建立特征库时，不可能对全部的电器的特征量组合均进行存储，因为始终会有新的特征量不同的电器面世。
11.作为特征库更替方法的改进，步骤一中，根据算法特点选取所有可能成为特征类
别的特征量。
12.作为特征库更替方法的改进，所述特征量包括有功功率、无功功率、二次谐波含量、三次谐波含量、四次谐波含量、五次谐波含量、暂态功率冲击系数、暂态过渡时间、稳定运行最大波动功率、以及缓变性、波动性、周期性。
13.作为特征库更替方法的改进，步骤二包括：
14.s2.1、针对已掌握的具体电器，当采用某一特征量设为1，不采用某一特征量设为0，构造二进制编码，这串二进制编码为特征库的特征属性字段；
15.s2.2、针对已掌握的具体电器，将电器名称、规格进行编码，作为特征库的电器信息字段；
16.s2.3、针对已掌握的具体电器，选择其特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成作为特征库更替方法的改进，步骤三中，对新增电器，选择特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成对应的特征属性字段以及电器信息字段，作为一条记录保存在特征库中。
17.作为特征库更替方法的改进，当需要删除不需要的电器时，通过嵌入式系统的通信接口连接pc端等，将存储的该电器的记录删除。
18.一种非侵入式负荷监测方法，所述监测方法包括：
19.步骤一、选取多个特征量，作为特征库特征类别字段；
20.步骤二、根据各个电器的不同属性，为各个电器选择不同的特征量组合，并存储；
21.步骤三、当有电器种类需要新增时，对新增电器的特征量进行识别判断，找出有效特征量组合后，写入特征库中，即完成特征库的更替；
22.步骤四、采集用电数据，读取特征库的记录与采集到的用电数据进行逐一匹配，输出相应记录的电器信息的开关状态。
23.作为非侵入式负荷监测方法的改进，步骤一中，根据算法特点选取所有可能成为特征类别的特征量。
24.作为非侵入式负荷监测方法的改进，所述特征量包括有功功率、无功功率、二次谐波含量、三次谐波含量、四次谐波含量、五次谐波含量、暂态功率冲击系数、暂态过渡时间、稳定运行最大波动功率、以及缓变性、波动性、周期性。
25.作为非侵入式负荷监测方法的改进，步骤二包括：
26.s2.1、针对已掌握的具体电器，当采用某一特征量设为1，不采用某一特征量设为0，构造二进制编码，这串二进制编码为特征库的特征属性字段；
27.s2.2、针对已掌握的具体电器，将电器名称、规格进行编码，作为特征库的电器信息字段；
28.s2.3、针对已掌握的具体电器，选择其特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成对应的特征属性字段以及电器信息字段，作为一条记录保存在特征库中。
29.作为非侵入式负荷监测方法的改进，步骤三中，对新增电器，选择特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成对应的特征属性字段以及电器信息字段，作为一条记录保存在特征库中。
30.本发明的非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法的有益效果是：预先存储多种电器的特征量及其组合，不仅包括已知电器，也包括新电器的特征量，当需要新增电器时，只要对新增电器的特征量进行识别判断后，将新增电器的特征量组合写入特征库，即可使
得更替后的特征库可以适用新增电器，无需对负荷识别算法进行更新。
31.本发明的非侵入式负荷监测方法的有益效果是：无需对符合识别算法进行更新，通过对特征库进行更新，即可实现负荷监测识别。负荷监测算法中存储有涉及各种特征值量组合的公式。
附图说明
32.图1是应用本发明的非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法的嵌入式系统的结构框图。
33.图2是本发明的非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法的步骤流程图。
具体实施方式
34.下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
35.特征库更替方法的实施例
36.参见图1和图2，本发明的一种非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法，所述特征库更替方法包括以下步骤：
37.步骤一、选取多个特征量，作为特征库特征类别字段；
38.步骤二、根据各个电器的不同属性，为各个电器选择不同的特征量组合，并存储；
39.步骤三、当有电器种类需要新增时，对新增电器的特征量进行识别判断，找出有效特征量组合后，写入特征库中，即完成特征库的更替。
40.嵌入式系统结构，至少包含非侵入式负荷识别单元、非易失性存储单元、通信单元。其中，非侵入式负荷识别单元中存储负荷识别算法。非易失性存储单元存储特征库。
41.本发明的非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法，预先存储多种电器的特征量及其组合，不仅包括已知电器，也包括新电器的特征量，当需要新增电器时，只要对新增电器的特征量进行识别判断后，将新增电器的特征量组合写入特征库，即可使得更替后的特征库可以适用新增电器。
42.作为特征库更替方法的改进，步骤一中，根据算法特点选取所有可能成为特征类别的特征量。
43.作为特征库更替方法的改进，所述特征量包括有功功率、无功功率、二次谐波含量、三次谐波含量、四次谐波含量、五次谐波含量、暂态功率冲击系数、暂态过渡时间、稳定运行最大波动功率、以及缓变性、波动性、周期性。
44.作为特征库更替方法的改进，步骤二包括：
45.s2.1、针对已掌握的具体电器，当采用某一特征量设为1，不采用某一特征量设为0，构造二进制编码，这串二进制编码为特征库的特征属性字段；
46.s2.2、针对已掌握的具体电器，将电器名称、规格进行编码，作为特征库的电器信息字段；
47.s2.3、针对已掌握的具体电器，选择其特征类别字段，根据选择的特征类别字段生
成作为特征库更替方法的改进，步骤三中，对新增电器，选择特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成对应的特征属性字段以及电器信息字段，作为一条记录保存在特征库中。
48.本发明的非侵入式负荷监测方法的特征库更替方法的工作原理是：假设有abc三种电器，特征量有abcdefg七个，且a电器具有abc三个特征量，b电器具有de两个特征量，c电器具有fg两个特征量，则a电器存储在特征库中的信息可以为a1110000，b电器存储在特征库中的信息可以为b0001100，c电器存储在特征库中的信息可以为c0000011，同时，负荷识别算法可以对2的7次方的各种组合进行匹配识别，当出现新电器d时，假设电器d具有aceg四个特征量，则将电器d的识别信息d1010101写入特征库，无需对负荷识别算法进行更新，即可实现对电器d的识别。当足以识别不同电器及其状态时，可以只选择部分特征量，如a电器只选用ab两个特征量。
49.本发明的非侵入式负荷监测系统的特征库更替方法的有益效果是：预先存储多种电器的特征量及其组合，不仅包括已知电器，也包括新电器的特征量，当需要新增电器时，只要对新增电器的特征量进行识别判断后，将新增电器的特征量组合写入特征库，即可使得更替后的特征库可以适用新增电器，无需对负荷识别算法进行更新。
50.非侵入式负荷监测方法的实施例
51.参见图1和图2，本发明的一种非侵入式负荷监测方法，所述监测方法包括：
52.步骤一、选取多个特征量，作为特征库特征类别字段；
53.步骤二、根据各个电器的不同属性，为各个电器选择不同的特征量组合，并存储；
54.步骤三、当有电器种类需要新增时，对新增电器的特征量进行识别判断，找出有效特征量组合后，写入特征库中，即完成特征库的更替；
55.步骤四、采集用电数据，读取特征库的记录与采集到的用电数据进行逐一匹配，输出相应记录的电器信息的开关状态。负荷监测算法中存储有涉及各种特征值量组合的公式。
56.作为非侵入式负荷监测方法的改进，步骤一中，根据算法特点选取所有可能成为特征类别的特征量。
57.作为非侵入式负荷监测方法的改进，所述特征量包括有功功率、无功功率、二次谐波含量、三次谐波含量、四次谐波含量、五次谐波含量、暂态功率冲击系数、暂态过渡时间、稳定运行最大波动功率、以及缓变性、波动性、周期性。
58.作为非侵入式负荷监测方法的改进，步骤二包括：
59.s2.1、针对已掌握的具体电器，当采用某一特征量设为1，不采用某一特征量设为0，构造二进制编码，这串二进制编码为特征库的特征属性字段；
60.s2.2、针对已掌握的具体电器，将电器名称、规格进行编码，作为特征库的电器信息字段；
61.s2.3、针对已掌握的具体电器，选择其特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成对应的特征属性字段以及电器信息字段，作为一条记录保存在特征库中。
62.作为非侵入式负荷监测方法的改进，步骤三中，对新增电器，选择特征类别字段，根据选择的特征类别字段生成对应的特征属性字段以及电器信息字段，作为一条记录保存在特征库中。
63.本发明的非侵入式负荷监测方法的工作原理是：假设有abc三种电器，特征量有
abcdefg七个，且a电器具有abc三个特征量，b电器具有de两个特征量，c电器具有fg两个特征量，则a电器存储在特征库中的信息可以为a1110000，b电器存储在特征库中的信息可以为b0001100，c电器存储在特征库中的信息可以为c0000011，同时，负荷识别算法可以对2的7次方的各种组合进行匹配识别，当出现新电器d时，假设电器d具有aceg四个特征量，则将电器d的识别信息d1010101写入特征库，无需对负荷识别算法进行更新，即可实现对电器d的识别。
64.当特征量有abcdefg七个时，负荷识别算法也可以无需有2的7次方的组合，可以是2的6次方的组合，即减少部分近期不可能或预期不可能的组合，以减少负荷识别计算工作量。
65.本发明的非侵入式负荷监测方法的有益效果是：无需对符合识别算法进行更新，通过对特征库进行更新，即可实现负荷监测识别。负荷监测算法中存储有涉及各种特征值量组合的公式。
66.以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。