基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法技术

本发明专利技术涉及一种基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法，包括以下步骤：一：按照设定的采样频率对户内电网的总电源进线的电压和电流进行采样；二：设定时间窗口；计算总电源进线处与时间窗口对应的平均有功功率值，平均有功功率值依次为构成平均有功功率序列的元素；三：根据平均有功功率序列计算由有功功率差分值构成的有功功率差分序列；四：根据有功功率差分序列判断是否出现两段有功功率抬升，再根据两段有功功率抬升增量特征的时间特征来判断户内电网中是否有微波炉启动，若没有电磁炉启动则返回步骤三。本发明专利技术充分考虑了微波炉启动时有功功率有规律抬升特点，增加了微波炉非侵入辨识的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能用电
，涉及一种针对微波炉的非入侵式辨识方法。
技术介绍
居民电力负荷监测分解技术是一门新兴的智能电网基础支撑技术，与目前智能电表仅量测用户总功率不同，它以监测并分解出居民户内所有电器的启动时间、工作状态、能耗情况为目标，从而实现更加可靠、精确的电能量管理。电力负荷监测分解技术使用户的电费清单像电话费清单一样，各类家用电器的用电量一目了然，从而使用户及时了解自己的用电情况，为合理分配各个电器的用电时间及相应的用电量提供参考，最终能够有效减少电费支出和电能浪费。Google统计数据显示，如果家庭用户能够及时了解住宅电器的详细用电信息，就能使每月电费开支下降5％～15％；如果全美国有一半家庭每个月节省这么多开支，减少的碳排放量相当于减少800万辆汽车的使用。对于工业用户而言，其负荷投切安排一般是比较固定的，只需分时计量即可，对负荷分解的需求较少，因此电力负荷监测分解的主要研究对象是住宅用电负荷。目前，居民电力负荷监测分解技术主要分为侵入式监测分解(IntrusiveLoadMonitoringanddecomposition，ILMD)和非侵入式监测分解(Non-intrusiveLoadMonitoringanddecomposition，NILMD)两大类：(1)侵入式负荷监测分解技术(ILMD)：侵入式负荷监测将带有数字通信功能的传感器安装在每个电器与电网的接口，可以准确监测每个负荷的运行状态和功率消耗。但大量安装监测传感器造成建设和维护的成本较高，最重要的是侵入式负荷监测需要进入居民家中进行安装调试，容易造成用户抵制心理；(2)非侵入式负荷监测分解技术(NILMD)：)非侵入式负荷监测仅在用户入口处安装一个传感器，通过采集和分析入口总电流、电压等信息来判断户内每个或每类电器的用电功率和工作状态(例如，空调具有制冷、制热、待机等不同工作状态)，从而得出居民的用电规律。和侵入式负荷分解相比，由于只需要安装一个监测传感器，非侵入负荷分解方案的建设成本和后期维护难度都大幅降低；另外，传感器安装位置可以选择在用户电表箱处，完全不会侵入居民户内进行施工。可以认为，NILMD以分解算法代替ILMD系统的传感器网络，具有简单、经济、可靠、数据完整和易于迅速推广应用等优势，有望发展成为高级量测体系(AMI)中新一代核心技术(成熟后，NILMD算法也可以融合到智能电表的芯片内)，支持需求侧管理、定制电力等智能用电的高级功能，也适用于临时性的负荷用电细节监测与调查。微波炉是用微波来烹调食物的设备，它由一种电子真空管——磁控管，产生2450MHz的超短波电磁波，通过微波传导元件——波导管，发射到炉内各处，通过发射、传导、被食物吸收，引起食物内的极性分子(如水、脂肪、蛋白质、糖等)以每秒24.5亿次的极高速振动.并由振动所引起的摩擦使食物内部产生高热，将食物烹熟。微波炉的微波输出功率一般在600W～900W范围内。转换效率一般按30％～60％计算，微波炉的实际消耗功率约为1100W～1400W。现有研究主要集中在微波炉的启动电流、运行有功/无功功率等负荷特性的理论研究，但实用化的微波炉非侵入辨识方法还没有被提出。综上所述，NILMD技术已经逐渐成为一个研究热点，相关技术的突破和产业化对全社会的节能减排具有重要意义。目前，NILMD技术的研究还停留在理论研究阶段，对多状态间歇工作电器，尤其是微波炉的实用化分解辨识方法还有待突破。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够准确感知微波炉运行的基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法，用于以非侵入方式辨识出户内电网中是否有微波启动，所述基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法包括以下步骤：步骤一：按照设定的采样频率fs对所述户内电网的总电源进线的电压和电流进行采样，分别形成电压采样序列u和电流采样序列i；步骤二：设定时间窗口；依据所述电压采样序列u和所述电流采样序列i中与所述时间窗口所对应的部分，计算所述总电源进线处与所述时间窗口对应的平均有功功率值Pk，所述平均有功功率值Pk依次为构成平均有功功率序列P的元素；k对应于本次采用的时间窗口的编号；步骤三：根据所述平均有功功率序列P计算由有功功率差分值ΔPk构成的有功功率差分序列ΔP；步骤四：根据所述有功功率差分序列ΔP判断是否出现两段有功功率抬升，再根据所述两段有功功率抬升增量特征的时间特征来判断所述户内电网中是否有微波炉启动，若没有电磁炉启动则返回步骤三。所述步骤四中，若所述有功功率差分序列ΔP中出现两个正值元素，则判断出现两段有功功率抬升，若第一个所述正值元素的值属于设定的第一取值范围内、第二个所述正值元素的值属于设定的第二取值范围内，且两段有功功率抬升出现的时间间隔属于设定的时间间隔取值范围内，则判断所述户内电网中有微波炉启动。优选的，所述第一取值范围为300W-500W；所述第二取值范围为800W-1000W，所述时间间隔取值范围为2.0s-3.0s。所述步骤一中，所述采样频率的取值范围为1kHz-10kHz。所述步骤二中，所述平均有功功率值Pk的计算方法为：其中，m为所述时间窗口内所含工频周期数，n为所述时间窗口内首个进行采样的采样点编号，N为一个工频周期包含的采样点数目。所述步骤三中，所述有功功率差分值ΔPk的计算方法为：ΔP1＝P1ΔPk＝Pk-Pk-1其中，k＝2，3，…。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术提出了一种基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法，该方法相较于单一的有功功率分析，充分考虑了微波炉启动时有功功率有规律抬升特点，从而能够准确区分微波炉和感性工作电器(例如电饭锅等)，增加了微波炉非侵入辨识的准确性。附图说明附图1为本专利技术的基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法的流程示意图。附图2为微波炉运行时的平均有功功率的计算结果图。附图3为微波炉启动时平均有功功率变化示意图。附图4为微波炉运行时平均有功功率差分序列图。具体实施方式下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一：微波炉的磁控管由阴极(灯丝)、阳极、耦合环、环形磁钢以及能量输出机构(天线)等组成，为了更好的保护微波炉的磁控管，延长产品寿命，需要对微波炉磁控管进行预热，此时微波炉消耗功率基本为零。微波炉从开启至达到稳定功率这段时间要大于3s，而且功率也并非是突然间增大到稳定功率，这是由于灯丝加热不足，引起电子发射不足造成的。导致微波炉功率缓慢且分两次上升达到稳定功率，这段时间需要3s左右的时间。基于微波炉的上述特征提出一种基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法来以非侵入方式辨识出户内电网中是否有微波启动，该基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法包括以下步骤：步骤一：按照设定的采样频率fs并使用电压传感器和电流传感器对用户的户内电网的总电源进线的电压和电流进行采样，分别形成电压采样序列u和电流采样序列i。电压采样序列u中的元素依次为u1、u2、u3、…，电流采样序列i中的元素依次为i1、i2、i3、…。该步骤中，采样频率的取值范围为1kHz-10kHz。本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法，用于以非侵入方式辨识出户内电网中是否有微波启动，其特征在于：所述基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法包括以下步骤：步骤一：按照设定的采样频率fs对所述户内电网的总电源进线的电压和电流进行采样，分别形成电压采样序列u和电流采样序列i；步骤二：设定时间窗口；依据所述电压采样序列u和所述电流采样序列i中与所述时间窗口所对应的部分，计算所述总电源进线处与所述时间窗口对应的平均有功功率值Pk，所述平均有功功率值Pk依次为构成平均有功功率序列P的元素；k对应于本次采用的时间窗口的编号；步骤三：根据所述平均有功功率序列P计算由有功功率差分值ΔPk构成的有功功率差分序列ΔP；步骤四：根据所述有功功率差分序列ΔP判断是否出现两段有功功率抬升，再根据所述两段有功功率抬升增量特征的时间特征来判断所述户内电网中是否有微波炉启动，若没有电磁炉启动则返回步骤三。

【技术特征摘要】
1.一种基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法，用于以非侵入方式辨识出户内电网中是否有微波启动，其特征在于：所述基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法包括以下步骤：步骤一：按照设定的采样频率fs对所述户内电网的总电源进线的电压和电流进行采样，分别形成电压采样序列u和电流采样序列i；步骤二：设定时间窗口；依据所述电压采样序列u和所述电流采样序列i中与所述时间窗口所对应的部分，计算所述总电源进线处与所述时间窗口对应的平均有功功率值Pk，所述平均有功功率值Pk依次为构成平均有功功率序列P的元素；k对应于本次采用的时间窗口的编号；步骤三：根据所述平均有功功率序列P计算由有功功率差分值ΔPk构成的有功功率差分序列ΔP；步骤四：根据所述有功功率差分序列ΔP判断是否出现两段有功功率抬升，再根据所述两段有功功率抬升增量特征的时间特征来判断所述户内电网中是否有微波炉启动，若没有电磁炉启动则返回步骤三。2.根据权利要求1所述的基于有功两段抬升的非侵入式微波炉启动辨识方法，其特征在于：所述步骤四中，若所述有功功率差分序列ΔP中出现两个正值元素，则判断出现两段有功功率抬升，若第一个所述正值元素的值属于设定的第一取值...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈杰，周赣，张玮，徐涛，蔡吉人，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司苏州供电公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32