一种微波炉非侵入负荷辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种微波炉非侵入符合辨识方法，包括如下步骤：对总电源进线的电压和电流信号进行采样，形成电压信号采样序列u(k)和电流信号采样序列i(k)；计算实时平均有功功率序列P(i)和平均无功功率序列Q(i)；计算有功功率变化量ΔP(i)和无功功率变化量ΔQ(i)；检测功率变化量ΔP(i)和ΔQ(i)判定微波炉运行，并计算微波炉的近似额定功率。本发明专利技术解决了目前家用电器中间断运行的负荷较多，微波炉的稳态特性与其他电器相似等难题，该方法能够准确感知微波炉的运行，为实现微波炉的非侵入辨识提供了技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种微波炉非侵入负荷辨识方法
本专利技术涉及智能电网
，特别涉及一种微波炉非侵入负荷辨识方法。
技术介绍
我国居民用电目前呈现以下特点：第一，增速高，2016年居民占新增用电量的比例高达38％；第二，行为复杂，由于个体众多，同时家用电器种类繁多，居民用户的用电行为非常复杂；第三，综合能耗高，居民用户的综合能耗远高于日本等发达国家水平。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％。以美国为例，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。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)：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。微波炉是利用食物在微波场中吸收微波能量而使自身加热的烹饪器具。在微波炉微波发生器产生的微波在微波炉腔建立起微波电场，并采取一定的措施使这一微波电场在炉腔中尽量均匀分布，将食物放入该微波电场中，由控制中心控制其烹饪时间和微波电场强度，来进行各种各样的烹饪过程。微波炉的功率范围一般为800～1500瓦。但目前NILMD技术的研究还停留在理论研究阶段，间断运行负荷尤其是微波炉的分解辨识方法等关键技术还有待突破。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种微波炉非侵入负荷辨识方法，能够准确感知微波炉的运行。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种微波炉非侵入负荷辨识方法，包括以下步骤：步骤S1，在一定采样频率范围内，对电源总进线处的电压和电流信号进行采样，形成电压信号采样序列和电流信号采样序列；步骤S2，在计算时间窗口内，扫描采集到的电压信号采样序列和电流信号采样序列，计算实时平均有功功率序列和实时平均无功功率序列；步骤S3，在一定时间窗口内，扫描实时平均有功功率序列和实时平均无功功率序列，计算有功功率变化量和无功功率变化量；步骤S4，检测第k个时间窗口内的有功功率变化序列和无功功率变化序列，若有功功率变化序列处于第一阈值范围，同时无功功率变化序列处于第二阈值范围，则记录此时时刻为第一时刻，并记录有功功率的第一变化值和无功功率的第一变化值，否则返回步骤S2；步骤S5，若有功功率变化序列大于第三阈值，同时无功功率变化序列小于第四阈值，则记录此时时刻为第二时刻，并记录有功功率的第二变化值和无功功率的第二变化值为，否则返回步骤S2；步骤S6，计算第二时刻与第一时刻的间隔时长，若所述间隔时长处于第五阈值范围，则判定微波炉运行，否则返回步骤S2。其中，采样频率的范围为0.5kHz～2kHz。其中，所述步骤S1中分别采用电压传感器和电流传感器对电源总进线处的电压和电流信号进行采样。其中，所述步骤S2中，实时平均有功功率序列P(i)和实时平均无功功率序列Q(i)的计算公式分别为：其中，m为计算时间窗口所含工频周期的数目，j为采样点编号，n为一个工频周期包含的采样点数目，n＝1000×(f/50)。其中，所述步骤S3中时间窗口的时间长度为n×T，T为工频周期。其中，所述步骤S3中，有功功率变化量ΔP(i)的计算公式为：ΔP(i)＝ΔP(i+1)-ΔP(i)，无功功率变化量ΔQ(i)的计算公式为ΔQ(i)＝ΔQ(i+1)-ΔQ(i)，其中i为自然数。其中，所述步骤S4中，有功功率变化序列记为ΔP(k)，无功功率变化序列记为ΔQ(k)，第一阈值范围为(100，300)，第二阈值范围为(700，1000)，若满足100<ΔP(k)<300且700<ΔQ(k)<1000，则判定功率第一阶段抬升，记录此时刻为第一时刻T1，并记录有功功率的第一变化值为ΔP(1)，无功功率的第一变化值为ΔQ(1)，否则返回步骤S2。其中，所述步骤S5中，第三阈值设为1000，第四阈值设为-400，检测有功功率变化量ΔP(i)和无功功率变化量ΔQ(i)是否满足ΔP(k)>1000且ΔQ(k)<-400，若均满足则记录此时刻记为第二时刻T2，有功功率的第二变化值记为ΔP(2)，无功功率的第二变化值记为ΔQ(2)，否则返回步骤S2。其中，所述步骤S6中，第二时刻T2与第一时刻T1的间隔时长记为ΔT(m)，ΔT(m)＝T2-T1，第五阈值范围设为(1s，3s)，如果满足1s<ΔT(m)<3s，则判定微波炉运行，否则返回步骤S2。其中，所述辨识方法还包括：计算微波炉的近似额定功率。本专利技术实施例的有益效果在于：本专利技术提出了一种基于功率阶段变化特性的微波炉运行非侵入辨识方法，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、无功功率两段变化的特点，从而能够准确区分微波炉和感性工作电器，增加了微波炉非侵入辨识的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种微波炉非侵入负荷辨识方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例一种微波炉非侵入负荷辨识方法的具体流程示意图。图3为本专利技术实施例中实时平均有功功率的计算结果图。图4为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波炉非侵入负荷辨识方法，包括以下步骤：步骤S1，在一定采样频率范围内，对电源总进线处的电压和电流信号进行采样，形成电压信号采样序列和电流信号采样序列；步骤S2，在计算时间窗口内，扫描采集到的电压信号采样序列和电流信号采样序列，计算实时平均有功功率序列和实时平均无功功率序列；步骤S3，在一定时间窗口内，扫描实时平均有功功率序列和实时平均无功功率序列，计算有功功率变化量和无功功率变化量；步骤S4，检测第k个时间窗口内的有功功率变化序列和无功功率变化序列，若有功功率变化序列处于第一阈值范围，同时无功功率变化序列处于第二阈值范围，则记录此时时刻为第一时刻，并记录有功功率的第一变化值和无功功率的第一变化值，否则返回步骤S2；步骤S5，若有功功率变化序列大于第三阈值，同时无功功率变化序列小于第四阈值，则记录此时时刻为第二时刻，并记录有功功率的第二变化值和无功功率的第二变化值，否则返回步骤S2；步骤S6，计算第二时刻与第一时刻的间隔时长，若所述间隔时长处于第五阈值范围，则判定微波炉运行，否则返回步骤S2。

【技术特征摘要】
1.一种微波炉非侵入负荷辨识方法，包括以下步骤：步骤S1，在一定采样频率范围内，对电源总进线处的电压和电流信号进行采样，形成电压信号采样序列和电流信号采样序列；步骤S2，在计算时间窗口内，扫描采集到的电压信号采样序列和电流信号采样序列，计算实时平均有功功率序列和实时平均无功功率序列；步骤S3，在一定时间窗口内，扫描实时平均有功功率序列和实时平均无功功率序列，计算有功功率变化量和无功功率变化量；步骤S4，检测第k个时间窗口内的有功功率变化序列和无功功率变化序列，若有功功率变化序列处于第一阈值范围，同时无功功率变化序列处于第二阈值范围，则记录此时时刻为第一时刻，并记录有功功率的第一变化值和无功功率的第一变化值，否则返回步骤S2；步骤S5，若有功功率变化序列大于第三阈值，同时无功功率变化序列小于第四阈值，则记录此时时刻为第二时刻，并记录有功功率的第二变化值和无功功率的第二变化值，否则返回步骤S2；步骤S6，计算第二时刻与第一时刻的间隔时长，若所述间隔时长处于第五阈值范围，则判定微波炉运行，否则返回步骤S2。2.如权利要求1所述的辨识方法，其特征在于，采样频率的范围为0.5kHz～2kHz。3.如权利要求1所述的辨识方法，其特征在于，所述步骤S1中分别采用电压传感器和电流传感器对电源总进线处的电压和电流信号进行采样。4.如权利要求1所述的辨识方法，其特征在于，所述步骤S2中，实时平均有功功率序列P(i)和实时平均无功功率序列Q(i)的计算公式分别为：其中，m为计算时间窗口所含工频周期的数目，j为采样点编号，n为一个工频周期包含的采样点数目，n＝1000×(f/50)。5.如权利要求4所述的辨识方法，其特征在于，所述步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵少东，饶竹一，张云翔，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44