本发明专利技术公开了一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台,它包括程控电源、第一隔离变压器、全桥整流电路、逆变电路、第一电阻、第二隔离变压器、模拟电压采样电路、模拟电流采样电路、信号采集与处理模块、控制与分析平台、控制与驱动电路、人机交互界面和非侵入式家居电力负荷监测装置；本发明专利技术能够根据各种家用电器的用电特性，通过虚拟家用电器的任意用电组合来模拟家居电力负荷，并提供非侵入式家居电力负荷监测装置相应的检测运行环境，同时能够自动分析非侵入式家居电力负荷监测装置识别结果的正确性。
【技术实现步骤摘要】
一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台
本专利技术属于电力监测装置检测
，具体地说是一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台。
技术介绍
随着人们对生活质量要求的不断提高，智能家居越来越受到关注，智能家居的用电总量也正在逐年增加，今后将成为电力系统重要的用电对象。智能家居的一个用电特点是可以控制每个家用电器的用电，这就为智能家居电力负荷监测及用电细节管控提供了可能性。传统的家居电力负荷监测通常采取侵入式方法，即在用户各家用电器上都安装监测装置以记录其用电情况。侵入式方法监测数据准确可靠，但实施成本高，很难得到广泛的推广。非侵入式家居电力负荷监测技术是一种全新的负荷监测技术，它通过负荷辨识计算分析将用户总的电力负荷信息分解为各家用电器的用电信息，进而得到各家用电器的能耗及用电规律等用电信息。由于非侵入式装置仅需在用户用电入口处安装就可以对所有的家用电器的电力负荷进行监测，相较于传统的侵入式负荷监测装置,它具有安装简单、成本低、安全性好的特点，因此越来越受到人们的关注，今后将成为家居电力负荷监测的发展趋势之一。非侵入式家居电力负荷监测装置通常通过预先测量各个家用电器的负荷特性，然后根据负荷特性提取识别特征值,再利用负荷识别算法实现非侵入式家居各家用电器电力负荷识别的功能。对于非侵入式负荷识别算法的研究，目前国内外已有不少的专利和文献报道，较常见的非侵入式负荷识别算法有基于神经网络的负荷识别算法、基于决策树的负荷识别算法、基于加权欧式距离的负荷识别算法等。在进行负荷识别算法研究时可采用离线仿真验证的方法，即将已知的几种家用电器负荷特性进行组合，模拟家居电力负荷的通断等运行情况，产生虚拟的用户用电入口处的电压和电流波形数据，用于验证负荷识别算法，这种方法可以初步验证负荷识别算法的有效性，但无法对非侵入式家居电力负荷监测装置的性能进行整体的检测。另一种直接有效的方法是进行实物验证，即同时通过对多个家用电器的通断运行控制，提供家用电器各种用电组合的实际家居用电环境，从而可以检测非侵入式家居电力负荷监测装置的性能，但是这种实物试验方式具有实验成本高、实验场地大、不能包括市面上所有家用电器等缺点。因此提出一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台,该检测平台能根据各种家用电器的用电特性，通过家用电器的任意用电组合来模拟家居电力负荷，在此基础上产生模拟电压和模拟电流，提供非侵入式家居电力负荷监测装置相应的检测运行环境。同时还能根据设定的家居电力负荷和非侵入式家居电力负荷监测装置的监测结果进行分析，判断非侵入式家居电力负荷监测装置的性能好坏，该检测平台为非侵入式家居电力负荷监测装置的研究提供有效的实验手段。目前这样的一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台未见有专利和文献报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：提出一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台，该平台能够根据各种家用电器的用电特性，通过虚拟家用电器的任意用电组合来模拟家居电力负荷，并提供非侵入式家居电力负荷监测装置相应的检测运行环境，同时能够自动分析非侵入式家居电力负荷监测装置识别结果的正确性。本专利技术的技术方案如下：一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台，它包括程控电源、第一隔离变压器、全桥整流电路、逆变电路、第一电阻、第二隔离变压器、模拟电压采样电路、模拟电流采样电路、信号采集与处理模块、控制与分析平台、控制与驱动电路、人机交互界面和非侵入式家居电力负荷监测装置。逆变电路由第一电容、第二电容、第一功率开关、第二功率开关、第一续流二极管、第二续流二极管、电感和第三电容组成；模拟电压采样电路由第二电阻、第三电阻和第四电容组成；模拟电流采样电路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第五电容和第六电容组成。程控电源的一端分别与第一隔离变压器的一次侧同名端和第二隔离变压器的一次侧同名端相连，程控电源的另一端分别与第一隔离变压器的一次侧非同名端和第二隔离变压器的一次侧非同名端相连；第一隔离变压器的二次侧同名端和非同名端分别与全桥整流电路的两个输入端相连，全桥整流电路的正输出端分别与第一电容的一端、第一功率开关的集电极和第一续流二极管的负极相连，全桥整流电路的负输出端分别与第二电容的一端、第二功率开关的发射极和第二续流二极管的正极相连，第一电容的另一端分别与第二电容的另一端和电感的一端相连，第一功率开关的发射极分别与第二功率开关的集电极、第一续流二极管的正极、第二续流二极管的负极、第三电容的一端、第二隔离变压器的二次侧同名端、第二电阻的一端、第四电阻的一端和第五电阻的一端相连，电感的另一端分别与第三电容的另一端和第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端与非侵入式家居电力负荷监测装置的火线输出端相连；第二隔离变压器的二次侧非同名端分别与第四电容的一端、第三电阻的一端、信号采集与处理模块模拟电压采样端口的一端、非侵入式家居电力负荷监测装置的零线输入端和电位参考端相连，第二电阻的另一端分别与第四电容的另一端、第三电阻的另一端和信号采集与处理模块的模拟电压采样信号端口的另一端相连，第四电阻的另一端分别与第六电阻的一端和非侵入式家居电力负荷监测装置的火线输入端相连，第五电阻的另一端分别与第五电容的一端和信号采集与处理模块的模拟电流采样信号端口的一端相连，第六电阻的另一端分别与第六电容的一端和信号采集与处理模块的模拟电流采样信号端口的另一端相连，第五电容的另一端分别与第六电容的另一端和电位参考端相连；第四电容、第二电阻与第三电阻构成分压电路，输出模拟电压采样信号；第五电阻、第六电阻、第五电容与第六电容构成了抗混叠滤波电路，抗混叠滤波电路差分输出模拟电流流过第四电阻时产生的电压信号；可在人机交互界面设定家居用电电压并选择模拟家用电器用电组合，对应的用电电压及目标家居负荷数据发送至控制与分析平台，控制与分析平台将用电电压数据发送给程控电源，程控电源通过第二隔离变压器输出模拟电压，控制与分析平台根据目标家居负荷数据以及用电电压数据产生目标用电电流数据，目标用电电流数据由控制与分析平台发送给控制与驱动电路，控制与驱动电路根据目标用电电流数据控制逆变电路输出端口的模拟电流，将模拟电压和模拟电流分别加到非侵入式家居电力负荷监测装置的电压和电流输入端口，用以检测非侵入式家居电力负荷监测装置的性能，信号采集与处理模块对模拟电流采样电路和模拟电压采样电路的输出信号进行信号调理及模数转换，并将相应的数字信号输入控制与分析平台以及控制与驱动电路，控制与驱动电路利用模拟电流采样数字信号对模拟电流进行闭环控制，控制与分析平台通过通讯接口读入非侵入式家居电力负荷监测装置的负荷监测结果；控制与分析平台根据设定的模拟家用电器用电组合以及得到的模拟电压、模拟电流数字信号与接收到的非侵入式家居电力负荷监测装置的识别结果进行比较，验证非侵入式家居电力负荷监测装置的运行性能，同时控制与分析平台将模拟电压、模拟电流数字信号、接收到的非侵入式家居电力负荷监测装置的识别结果以及验证的结果发送至人机交互界面供查看。作为优选，第一电阻由五个阻值为5Ω、最大功率为130W的精度为0.05％的功率电阻并联而成，第二电阻由五个阻值为200KΩ的精度为0.05％的纯阻性精密电阻串联而成，第三电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.本专利技术提出的一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台，它包括程控电源(1)、第一隔离变压器(2)、全桥整流电路(3)、逆变电路(4)、第一电阻(5)、第二隔离变压器(6)、模拟电压采样电路(7)、模拟电流采样电路(8)、信号采集与处理模块(9)、控制与分析平台(10)、控制与驱动电路(11)、人机交互界面(12)和非侵入式家居电力负荷监测装置(13)；逆变电路(4)由第一电容(14)、第二电容(15)、第一功率开关(16)、第二功率开关(17)、第一续流二极管(18)、第二续流二极管(19)、电感(20)和第三电容(21)组成；模拟电压采样电路(7)由第二电阻(22)、第三电阻(23)和第四电容(24)组成；模拟电流采样电路(8)由第四电阻(25)、第五电阻(26)、第六电阻(27)、第五电容(28)和第六电容(29)组成；程控电源(1)的一端分别与第一隔离变压器(2)的一次侧同名端和第二隔离变压器(6)的一次侧同名端相连，程控电源(1)的另一端分别与第一隔离变压器(2)的一次侧非同名端和第二隔离变压器(6)的一次侧非同名端相连；第一隔离变压器(2)的二次侧同名端和非同名端分别与全桥整流电路(3)的两个输入端相连，全桥整流电路(3)的正输出端分别与第一电容(14)的一端、第一功率开关(16)的集电极和第一续流二极管(18)的负极相连，全桥整流电路(3)的负输出端分别与第二电容(15)的一端、第二功率开关(17)的发射极和第二续流二极管(19)的正极相连，第一电容(14)的另一端分别与第二电容(15)的另一端和电感(20)的一端相连，第一功率开关(16)的发射极分别与第二功率开关(17)的集电极、第一续流二极管(18)的正极、第二续流二极管(19)的负极、第三电容(21)的一端、第二隔离变压器(2)的二次侧同名端、第二电阻(22)的一端、第四电阻(25)的一端和第五电阻(26)的一端相连，电感(20)的另一端分别与第三电容(21)的另一端和第一电阻(5)的一端相连，第一电阻(5)的另一端与非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的火线输出端相连；第二隔离变压器(6)的二次侧非同名端分别与第四电容(24)的一端、第三电阻(23)的一端、信号采集与处理模块(9)模拟电压采样端口的一端、非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的零线输入端和电位参考端相连，第二电阻(22)的另一端分别与第四电容(24)的另一端、第三电阻(23)的另一端和信号采集与处理模块(9)的模拟电压采样信号端口的另一端相连，第四电阻(25)的另一端分别与第六电阻(27)的一端和非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的火线输入端相连，第五电阻(26)的另一端分别与第五电容(28)的一端和信号采集与处理模块(9)的模拟电流采样信号端口的一端相连，第六电阻(27)的另一端分别与第六电容(29)的一端和信号采集与处理模块(9)的模拟电流采样信号端口的另一端相连，第五电容(28)的另一端分别与第六电容(29)的另一端和电位参考端相连；第四电容(24)、第二电阻(22)与第三电阻(23)构成分压电路，输出模拟电压采样信号；第五电阻(26)、第六电阻(27)、第五电容(28)与第六电容(29)构成了抗混叠滤波电路，抗混叠滤波电路差分输出模拟电流流过第四电阻(25)时产生的电压信号；可在人机交互界面(12)设定家居用电电压并选择模拟家用电器用电组合，对应的用电电压及目标家居负荷数据发送至控制与分析平台(10)，控制与分析平台(10)将用电电压数据发送给程控电源(1)，程控电源(1)通过第二隔离变压器(2)输出模拟电压，控制与分析平台(10)根据目标家居负荷数据以及用电电压数据产生目标用电电流数据，目标用电电流数据由控制与分析平台(10)发送给控制与驱动电路(11)，控制与驱动电路(11)根据目标用电电流数据控制逆变电路(4)输出端口的模拟电流，将模拟电压和模拟电流分别加到非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的电压和电流输入端口，用以检测非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的性能，信号采集与处理模块(9)对模拟电流采样电路(8)和模拟电压采样电路(7)的输出信号进行信号调理及模数转换，并将相应的数字信号输入控制与分析平台(10)以及控制与驱动电路(11)，控制与驱动电路(11)利用模拟电流采样数字信号对模拟电流进行闭环控制，控制与分析平台(10)通过通讯接口读入非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的负荷监测结果；控制与分析平台(10)根据设定的模拟家用电器用电组合以及得到的模拟电压、模拟电流数字信号与接收到的非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的识别结果进行比较，验证非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的运行性能，同时控制与分析平台(10)将模拟电压、模拟电流数字信号、接收到的非侵...
【技术特征摘要】
1.本发明提出的一种针对非侵入式家居电力负荷监测装置的检测平台，它包括程控电源(1)、第一隔离变压器(2)、全桥整流电路(3)、逆变电路(4)、第一电阻(5)、第二隔离变压器(6)、模拟电压采样电路(7)、模拟电流采样电路(8)、信号采集与处理模块(9)、控制与分析平台(10)、控制与驱动电路(11)、人机交互界面(12)和非侵入式家居电力负荷监测装置(13)；逆变电路(4)由第一电容(14)、第二电容(15)、第一功率开关(16)、第二功率开关(17)、第一续流二极管(18)、第二续流二极管(19)、电感(20)和第三电容(21)组成；模拟电压采样电路(7)由第二电阻(22)、第三电阻(23)和第四电容(24)组成；模拟电流采样电路(8)由第四电阻(25)、第五电阻(26)、第六电阻(27)、第五电容(28)和第六电容(29)组成；程控电源(1)的一端分别与第一隔离变压器(2)的一次侧同名端和第二隔离变压器(6)的一次侧同名端相连，程控电源(1)的另一端分别与第一隔离变压器(2)的一次侧非同名端和第二隔离变压器(6)的一次侧非同名端相连；第一隔离变压器(2)的二次侧同名端和非同名端分别与全桥整流电路(3)的两个输入端相连，全桥整流电路(3)的正输出端分别与第一电容(14)的一端、第一功率开关(16)的集电极和第一续流二极管(18)的负极相连，全桥整流电路(3)的负输出端分别与第二电容(15)的一端、第二功率开关(17)的发射极和第二续流二极管(19)的正极相连，第一电容(14)的另一端分别与第二电容(15)的另一端和电感(20)的一端相连，第一功率开关(16)的发射极分别与第二功率开关(17)的集电极、第一续流二极管(18)的正极、第二续流二极管(19)的负极、第三电容(21)的一端、第二隔离变压器(2)的二次侧同名端、第二电阻(22)的一端、第四电阻(25)的一端和第五电阻(26)的一端相连，电感(20)的另一端分别与第三电容(21)的另一端和第一电阻(5)的一端相连，第一电阻(5)的另一端与非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的火线输出端相连；第二隔离变压器(6)的二次侧非同名端分别与第四电容(24)的一端、第三电阻(23)的一端、信号采集与处理模块(9)模拟电压采样端口的一端、非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的零线输入端和电位参考端相连，第二电阻(22)的另一端分别与第四电容(24)的另一端、第三电阻(23)的另一端和信号采集与处理模块(9)的模拟电压采样信号端口的另一端相连，第四电阻(25)的另一端分别与第六电阻(27)的一端和非侵入式家居电力负荷监测装置(13)的火线输入端相连，第五电阻(26)的另一端分别与第五电容(28)的一端和信号采集与处理模块(9)的模拟电流采样信号端口的一端相连，第六电阻(27)的另一端分别与第六电容(29)的一端和信号采集与处理模块(9)的模拟电流采样信号端口的另一端相连，第五电容(28)的另一端分别与第六电容(29)的另一端和电位参考端相连；第四电容(24)、第二电阻(22)与第三电阻(23)构成分压电路，输出模拟电压采样信号；第五电阻(26)、第六电阻(27)、第五电容(28)与第六电容(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢岳，吴天海，董笑语，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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